DE3601142A1 - Steuervorrichtung fuer den brennstoff-einspritzzeitpunkt bei einem dieselmotor - Google Patents
Steuervorrichtung fuer den brennstoff-einspritzzeitpunkt bei einem dieselmotorInfo
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Description
bei einem Dieselmotor
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für den Brennstoff-EinspritzZeitpunkt bei einem Dieselmotor,
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, bei der der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung in die Zylinder des Motors
auf der Grundlage von Abweichungen in Phasendifferenzen des Einspritzzeitpunktes und Abweichungen des Verbrennungszeitpunktes
gesteuert wird.
Es wurden in der Vergangenheit schon mehrfach Steuervorrichtungen für den Brennstoff-EinspritzZeitpunkt vorgeschlagen,
welche ähnliche Ziele wie die vorliegende Erfindung zu erreichen versuchen. So beschreibt beispielsweise
die JP-PS 58-70029 eine Vorrichtung, bei der ein Sensor für den tatsächlichen Verbrennungszeitpunkt vorgesehen
ist, um die Zeitpunkte, zu denen die Verbrennung (d.h. die Verbrennung des in den Zylinder eingespritzten
Brennstoffes) festzustellen. Dies wird dadurch durchge-
: . K&tf: Ϊ6ΝΌ01533-04
führt, daß das bei der Verbrennung entstehende Licht
beispielsweise von einem optoelektrischen Empfängerelement,
welches außerhalb eines Beobachtungsfensters angeordnet ist, erfaßt wird. Ein Ziel-Verbrennungszeitpunkt
wird festgelegt und über eine Brennstoffeinspritz-Zeitsteuervorrichtung
wird eine Rückkopplungssteuerung derart durchgeführt, daß der Brennstoffeinspritzzeitpunkt in die
Zylinder solange verändert wird, bis der tatsächliche
Verbrennungszeitpunkt mit dem Ziel-Verbrennungszeitpunkt übereinstimmt. Hierbei treten jedoch Probleme dahingehend auf, daß bei manchen Motorbetriebszuständen, beispielsweise dann, wenn kein Brennstoff in den laufenden Motor eingespritzt wird (Schubabschaltung) oder wenn der Motor im Leerlauf mit nur sehr geringen Brennstoffeinspritz-
Verbrennungszeitpunkt mit dem Ziel-Verbrennungszeitpunkt übereinstimmt. Hierbei treten jedoch Probleme dahingehend auf, daß bei manchen Motorbetriebszuständen, beispielsweise dann, wenn kein Brennstoff in den laufenden Motor eingespritzt wird (Schubabschaltung) oder wenn der Motor im Leerlauf mit nur sehr geringen Brennstoffeinspritz-
mengen läuft, oder wenn das Beoabachtungsfenster durch
Ruß oder dergleichen verschmutzt ist, der Sensor keine
korrekten Signale erzeugen kann.
Ruß oder dergleichen verschmutzt ist, der Sensor keine
korrekten Signale erzeugen kann.
Um dieses Problem zu lösen, wurde beispielsweise in der JP-PS 59-153942 vorgeschlagen, die Brennstoffeinspritz-Zeitsteuerung
auf eine offene Schleifensteuerung umzuschalten, wenn keine ausreichenden Signale mehr von den
Sensoreinrichtungen erhalten werden können, welche den
momentanen Verbrennungszeitpunkt feststellen sollen. Eine derartige offene Steuerung erlaubt jedoch keine präzise Steuerung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes. Weiterhin wurde in der JP-PS 58-20935 vorgeschlagen, die Steuerung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes auf der Grundlage einer Rotationsphasen-Differenz umzuschalten, wenn die Verbrennungszeitpunkt-Sensoren nicht mehr korrekt arbeiten. Allerdings arbeitet eine derartige Steuerung nicht ausreichend genau, da Fehlerquellen in Form von mechanischen Toleranzen der Brennstoffeinspritzpumpe und anderen Motorkomponenten vorliegen, sowie während einer längeren
momentanen Verbrennungszeitpunkt feststellen sollen. Eine derartige offene Steuerung erlaubt jedoch keine präzise Steuerung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes. Weiterhin wurde in der JP-PS 58-20935 vorgeschlagen, die Steuerung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes auf der Grundlage einer Rotationsphasen-Differenz umzuschalten, wenn die Verbrennungszeitpunkt-Sensoren nicht mehr korrekt arbeiten. Allerdings arbeitet eine derartige Steuerung nicht ausreichend genau, da Fehlerquellen in Form von mechanischen Toleranzen der Brennstoffeinspritzpumpe und anderen Motorkomponenten vorliegen, sowie während einer längeren
Gebrauchsdauer unvermeidliche Verschleißerscheinungen
etc. auftreten.
etc. auftreten.
:.:-. ■„." - - K&WV -.V6ND01533-04
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für den Brennstoff-EinspritzZeitpunkt
bei einem Dieselmotor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche eine hochgenaue Steuerung des
Brennstoff-Einspritzzeitpunktes über den gesamten Bereich der Motorarbeitsbedingungen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
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Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird die nötige
Berechnung grundsätzlich auf der Grundlage einer Einspritzphasen-Differenz durchgeführt, welche präzise
den Zeitpunkt ausdrückt, zu dem Brennstoff in einen Zylinder des Motors eingespritzt wird. Aus dieser Phasendifferenz
wird ein Rückkopplungssignal erhalten und dieses Rückkopplungssignal wird dann durch einen Korrekturfaktor
korrigiert, um mechanische Toleranzen der Brennstoffeinspritzpumpe, des Verbrennungsmotors etc. zu
kompensieren und Fehler aufgrund von Abnutzungserscheinungen etc. zu korrigieren. Der Korrekturfaktor wird von
Zeit zu Zeit erneuert, d.h. ein neuer Korrekturwert wird berechnet, wobei diese Berechnung auf der Grundlage eines
Motor-Verbrennungssignales beruht, wobei wiederum das Signal in Impulsform vorliegt, und jeder Impuls beim Erkennen
eines Verbrennungsvorgangs innerhalb eines Zylinders des Dieselmotors erzeugt wird. Es ist ein grundlegendes
und gleichzeitig neues Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß dieses Erneuern des Korrekturfaktors nur
dann durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, daß der Dieselmotor innerhalb eines bestimmten Bereiches von Betriebsbedingungen
läuft, beispielsweise wenn der Grad der Gaspedalbetätigung innerhalb eines bestimmten Bereiches
ist, während gleichzeitig die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches ist. Dieser Bereich der Arbeitsbedingungen
des Motors wird derart festgelegt, daß die Möglichkeit des Erhaltene eines Signales, welches die
: 13ND01533-04
tatsächlichen Verbrennungszeitpunkte innerhalb eines Zylinders des Motors stabil und zuverlässig anzeigt, sichergestellt
ist, wobei dann dieses Signal verwendet wird, einen erneuerten Wert für den Korrekturfaktor zu
berechnen. Solange der Motor innerhalb des oben genannten ' Bereiches arbeitet, wird die Steuerung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes
in Form einer geschlossenen Regeloder Steuerstrecke durchgeführt, wobei der Korrekturfaktor
in Übereinstimmung mit erfolgreich erhaltenen VerbrennungsZeitwerten
regelmäßig erneuert wird. Wenn festgestellt wird, daß der Motor nicht mehr innerhalb des
oben genannten Bereiches arbeitet, so daß nicht mehr sichergestellt ist, ein korrektes Verbrennungs-Zeitpunkts'ignal
zu erhalten, wird die Erneuerung des Korrekturfaktors beendet, wobei die geschlossene Steuerung der
Brennstoffeinspritzzeitpunkte fortgesetzt wird, die oben beschriebene Phasendifferenz festgestellt und der zuletzt
erneuerte Wert des Korrekturfaktors für Korrekturgründe verwendet wird. Wenn danach der Motor wieder den korrekten
Arbeitsbereich betritt, d.h. den Bereich, in dem die Erneuerung des Korrekturfaktors wieder möglich ist, wird
die Erneuerung des Korrekturfaktors wieder aufgenommen.
Auf diese Art und Weise ist eine korrekte Steuerung der Brennstoffeinspritzzeitpunkte nach Art einer geschlossenen
Regel- oder Steuerstrecke über den gesamten Arbeitsbereich der Verbrennungsmaschine möglich.
Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
- : : E&W:: l:6ND01533-04
Fig. 1 in Blockdiagrammdarstellung die Steuervorrichtung
für den Brennstoff-Einspritzzeitpunkt gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 in vereinfachter Blockschaltbilddarstellung eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 in vereinfachter Schnittdarstellung eine Einstellvorrichtung
für die Brennstoffeinspritz-Zeitpunkte für die Ausführungsform gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Sensorelementes für den Verbrennungszeitpunkt;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung, wie das Sensorelement gemäß Fig. 4 an dem Dieselmotor
angeordnet wird;
Fig. 6 in teilweiser Schnittdarstellung einen Einspritzmengen-Sensor,
Fig. 7 ein Schaltbild eines Eingabeschaltkreises zur Verwendung mit dem Sensorelement gemäß Fig. 4;
Fig. 8 ein Schaltbild für einen Referenzpositionssensor und für einen Brennstoffeinspritz-Phasendifferenzsensor
zusammen mit einem Eingabeschaltkreis;
Fig. 9a bis 9b Impulsdiagramme der Signale, die von den
Schaltkreisen gemäß Fig. 7 und Fig. 8 erzeugt werden;
Fig. 10 bis Fig. 16 Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Steuerung durch einen Mikrocom
puter in der Ausführungsform gemäß Fig. 2;
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Fig. 17 eine graphische Darstellung des Motorbetriebsbereiches / in welchem die Erneuerung des Korrekturfaktors
möglich ist;
Fig. 18 in Schnittdarstellung den Aufbau eines Brennstoff
einspritz-Phasensensors ;
Fig. 19 ein Beispiel eines Zahnrades für den Phasensensor gemäß Fig. 18; und
10
10
Fig. 20 ein Impulsdiagramm zur Darstellung des Ausgangssignales
eines Phasensensors, der das Zahnrad gemäß Fig. 19 verwendet.
In Fig. 1 ist mit 101 eine Phasenunterschieds-Erkennungsvorrichtung
zur Erkennung einer Phasendifferenz bezeichnet/ wobei die Phasendifferenz dem momentanen
Brennstoffeinspritzzeitpunkt einer Einspritzpumpe entspricht. Mit dem Bezugszeichen 102 ist eine Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung
bezeichnet, welche Ausgangssignale erzeugt, welche einer Ziel-Phasendifferenz-Berechnungsvorrichtung
105 zugeführt werden. Die Ziel-Phasendifferenz-Berechnungsvorrichtung 105 berechnet eine
Ziel-Phasendifferenz entsprechend einem Ziel-Brennstoffeinspritzzeitpunkt.
Eine Kompensationsfaktor-Berechnungsvorrichtung 108 dient zur Berechnung eines Korrekturfaktors
und dieser Faktor wird zusammen mit dem Wert der Ziel-Phasendifferenz und der tatsächlichen Phasendifferenz
einer Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung 109 zugeführt. Diese berechnet einen Ausgangswert, der einer
Einstellvorrichtung 110 für den Einspritzzeitpunkt zugeführt wird.
Eine Beurteilungsvorrichtung 104 führt eine Berechnung dahingehend durch, ob der momentane Betriebszustand des
Dieselmotors geeignet ist, eine Erneuerung des Korrekturfaktors durchzuführen, wobei diese Erneuerungsberech-
: ·.--.. K&W: 1-6ND01533-04
nung auf der Grundlage von Ausgangssignalen durchgeführt
wird, welche von der Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung 102 und einer Verbrennungszeitpunkt-Erkennungsvorrichtung
103 sowie Referenzstellungs-Erkennungsvorrichtung 100 erzeugt werden. Die Ausgangssignale von den
einzelnen Erkennungsvorrichtungen können beispielsweise momentane Motordrehzahl und momentane Einspritzmenge pro
Einspritzvorgang sein. Genauer gesagt, die Beurteilungsvorrichtung 104 beurteilt, ob der Motor innerhalb eines
bestimmten Betriebszustandsbereiches derart läuft, daß Daten entsprechend den korrekten Verbrennungszeitpunkten
innerhalb der Zylinder korrekt erhalten werden können, da die Erneuerung des Korrekturfaktors im wesentlichen auf
diesen Daten beruht. Derartige Daten können beispielsweise von Signalen erhalten werden, die von einem optoelektronischen Sensor erzeugt werden, der in den Verbrennungsraum
des Zylinders hineinragt. Eine Ziel-Verbrennungszeitpunkt-Berechnungsvorrichtung
106 berechnet den Ziel-Verbrennungszeitpunkt für den Motor auf der Grundlage der Ausgangssignale von der Betriebszustands™
Erkennungsvorrichtung 102. Eine Berechnungsvorrichtung 107 berechnet die tatsächlichen Zeitpunkte, zu denen die
Verbrennung in den Zylindern auftritt, wobei diese Berechnung auf der Grundlage der Ausgangssignale von der
Verbrennungszeitpunkt-Erkennungsvorrichtung 103 und der Referenzstellungs-Erkennungsvorrichtung 100 erfolgt. Die
Kompensationsfaktor-Berechnungsvorrichtung 108 erzeugt
Ausgangssignale entsprechend dem oben beschriebenen Korrekturfaktor,
welche zusammen mit Daten von der Phasenunterschieds-Erkennungsvorrichtung 101 und der Ziel-Phasendifferenz-Berechnungsvorrichtung
105 der Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung 109 zugeführt werden. Ausgangsdaten von der Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung
10 9 werden der Einstellvorrichtung 110 für den EinspritzZeitpunkt
zugeführt, die dahingehend wirkt, daß stufenweise die Einspritzzeitpunkte des Brennstoffes in
die einzelnen Zylinder erhöht oder verringert werden, bis
: ' : , K;&W:: 16ND01533-04
die tatächlichen Verbrennungszeitpunkte in Übereinstimmung mit den Ziel-Verbrennungszeitpunkten sind. Wenn
diese Zeiten übereinstimmen, wird der entsprechende Korrekturfaktor festgehalten, bis eine erneute Berechnung
zur Bestimmung eines neuen Wertes des Korrekturfaktors durchgeführt wird, d.h., bis ein Datum entsprechend dem
jüngsten erneuerten Wert des Korrekturfaktors erhalten wird. Der Vorgang des wiederholten Erzeugens neuer Werte
für den Korrekturfaktor wird periodisch wiederholt, bis
festgestellt wird, daß der Motor nicht mehr länger in dem Bereich der Betriebsbedingungen arbeitet, der für die
Erhaltung eines neuen Wertes für den Kompensations- oder Korrekturfaktor geeignet ist. Wenn dies der Fall ist,
wird der jüngste erhaltene Wert des Kompensationsfaktors
festgehalten, bis der Motor wieder Betriebsbedingungen erreicht, in der neue Werte für den Kompensationsfaktor
erzeugt werden können. Eine geschlossene Steuerung oder Regelung der Brennstoffeinspritzzeitpunkte auf der Grundlage
des letzten Wertes des Kompensationsfaktors und des Brennstoffeinspritz-Phasendifferenzdatums wird jedoch
weiter durchgeführt, so daß eine maximale Genauigkeit der Brennstoffeinspritz-Steuerung sichergestellt ist, selbst
dann, wenn der Motor unter Betriebsbedingungen arbeitet, unter denen eine Erneuerung eines Korrekturfaktors nicht
möglich ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und die Diagramme gemäß den Fig. 9a bis 9d wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung näher erläutert.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist in Fig. 2 ein Dieselmotor bezeichnet. Eine Verteiler-Brennstoffeinspritzpumpe 2
spritzt Brennstoff mit hohem Druck durch jede der Einspritzdüsen 7 in die entsprechenden Zylinder des Dieselmotors
1. Die Zeitpunkte der Brennstoffeinspritzvorgänge durch die Pumpe 2 werden durch eine Einspritzzeit-Einstellvorrichtung
3 gesteuert, die in dieser Ausführungs-
:..- .. K&if: 1-6ND01533-04
3601U2
form ein elektro-hydraulisches Zeitglied aufweist. Ein
Referenzpositions-Sensor 4 dient dazu festzustellen, ob die Kurbelwelle des Dieselmotors 1 eine Referenzwinkelposition
erreicht hat und weist im wesentlichen ein Zahnrad auf, das koaxial auf der Kurbelwelle des Dieselmotors
1 angeordnet ist, sowie einen festgelegten elektromagnetischen Aufnehmer, der umfangsseitig des Zahnrades
im Abstand hierzu angeordnet ist. Der Referenzpositions-Sensor 4 dient zur Messung der Drehzahl des Dieselmotors
1.
Ein Verbrennungszeitpunkt-Sensor 5 erkennt die Zeitpunkte, zu denen eine Verbrennung innerhalb eines der Zylinder
des Motors 1 stattfindet. Eine mögliche Ausführungsform des Sensors 5 ist in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4
ist mit dem Bezugszeichen 58 ein Gehäuse mit einer Durchgangsbohrung dargestellt, wobei das Gehäuse aus einem
hitzebeständigen Material gefertigt ist. Ein stabförmiges Bauteil 59 aus einem hitzebeständigen optisch transparenten
Material wie Quarzglas ist in den Kanal des Gehäuses 58 eingesetzt und dort mittels geeigneter Mittel gesichert.
Das transparente Bauteil 59 wird hierbei so angeordnet, daß es sich von der Spitze des Gehäuses 58 aus
ungefähr 3 bis 5 mm weit erstreckt. Ein fotoelektrisches Element, wie beispielsweise ein Fototranssistor 61 ist
auf der gegenüberliegenden freien Seite des Gehäuses 58 angeordnet und liegt hierbei konzentrisch zu der Achse
des Bauteils 59.
Wenn während des Verbrennungsvorganges innerhalb eines Zylinders des Dieselmotors 1 Licht erzeugt wird, wird
dieses von dem vorstehenden Ende des Bauteils 59 entlang dieses Bauteils geführt und dann auf den Fototransistor
61 gerichtet, der ein entsprechendes Signal erzeugt.
Fig. 5 zeigt in teilweiser Schnittdarstellung, wie der Verbrennungszeitpunkt-Sensor 5 angeordnet werden kann. In
- . K&W: l:6ND01533-04
dieser Ausführungsform ist der Dieselmotor ein sogenannter
Wirbelkopf-Motor. Die Figur zeigt die wesentlichen Komponenten, nämlich einen Zylinderkopf 62, ein Auslaßventil
64, einen Kolben 63 und eine Turbulenz- oder Verwirbelungskammer 65, in welche Brennstoff durch die
Einspritzdüse 7 eingespritzt wird. Der Sensor 5 ist in dem Zylinderkopf 62 durch Einschrauben in eine Öffnung,
welche mit dem Inneren der Kammer 65 in Verbindung steht, fest eingesetzt. Bei diesem Aufbau ist, wenn der Motor
innerhalb eines speziellen Betriebsbedingungsbereiches (wie oben erwähnt) ist, der Lichtblitz, der beim Verbrennen
innerhalb der Kammer 65 erzeugt wird, ausreichend intensiv, um über den Fototransistor 61 ein Ausgangssignal
zu erzeugen, das eine ausreichende Höhe hat, um den exakten Zeitpunkt, zu dem die Verbrennung stattfindet,
anzuzeigen.
An dieser Stelle sei festgehalten, daß die Verwendung einer fotoelektrischen Sensoreinrichtung zur Erkennung
des Verbrennungszeitpunktes nicht zwingend notwendig ist.
Es ist auch möglich, eine Vorrichtung zu verwenden, die Änderungen im Brennstoffdruck, Ionenfluß oder andere
geeignete Parameter erfassen kann.
Gemäß Fig. 2 ist ein Einspritzmengen-Sensor 6A vorgesehen, um die momentane Menge des Brennstoffes zu erfassen,
die während eines jeden Einspritzvorganges von der Brennstoffpumpe 2 gefördert wird. In der vorliegenden Ausführungsform
erfaßt der Sensor 6A die momentane Stellung eines Überlaufringes der Brennstoffpumpe, wie später noch
beschrieben wird.
Ein Temperatursensor 6B erfaßt die Betriebstemperatur des Dieselmotors 1 und ein Gaspedalsensor 6C erfaßt den Betätigungsgrad
eines Gaspedals.
Ein Phasensensor 6D erfaßt eine momentane Phasendiffe—
1oND01533-04
V
360114?
renz, d.h. die Phasendifferenz zwischen dem Brennstoffeinspritzzeitpunkt
(der variabel ist aufgrund der Einstellvorrichtung 3) und einem Zeitpunkt/ der durch eine
Referenzstellung der Motorkurbelwelle angezeigt wird, wobei die Referenzstellung durch den Referenzpositions-Sensor
4 erfaßt wird.
Weiterhin ist gemäß Fig. 2 eine elektronische Steuereinheit 10 vorgesehen, welche einen Analog/Digitalwandler
11, Impulsform-Schaltkreise 12 und 13, einen Mikrocomputer 14 umfaßt. Der Mikrocomputer 14 ist vorzugsweise in
der Lage 8 oder 12 Bit-Daten zu verarbeiten und weist eine CPU, entsprechende Speicher, Zeitglieder etc. auf.
Die elektronische Steuereinheit 10 liefert Ausgangsimpulse an die Einspritzzeit-Einstellvorrichtung 3 über den
Ausgabeschaltkreis 15. Die Einstellvorrichtung 3 arbeitet derart, daß die Zeitpunkte der Brennstoffeinspritzvorgänge
in Abhängigkeit des Impulsverhältnisses der Ausgangspulse von dem Ausgabeschaltkreis 15 gesteuert werden.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer geeigneten Ausführungsform für die Einspritzzeit-Einstellvorrichtung 3. Gemäß
Fig. 3 ist ein Kolben 30 mittels eines Bolzens 31 mit einem Rollenring 32 verbunden. Die Winkelstellung des
Rollenringes 32 bestimmt die exakten Zeitpunkte, zu denen Brennstoff in jeden der Zylinder des Dieselmotors 1 eingespritzt
wird. Wenn der Kolben 30 nach links bewegt wird (wie in Fig. 3 dargestellt) wird der Rollenring 32 in
Uhrzeigerrichtung gedreht und umgekehrt. Auf diese Art und Weise wird der Brennstoffeinspritz-Zeitpunkt (vertreten
durch den lateralen Versetzungsgrad des Kolbens 30) in eine winkelförmige Verschiebung des Rollenringes
32 umgewandelt. Diese winkelförmige Verschiebung oder Drehung kann auf verschiedene Arten, die alle bekannt
sind und auf die hier nicht näher eingegangen wird, in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Das Datum,
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das durch dieses elektrische Signal angezeigt wird, wird im Folgenden als Brennstoffeinspritz-Phasendifferenz bezeichnet.
Mit 33 ist eine Brennstoff-Förderpumpe bezeichnet, welche von einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Welle angetrieben wird und Brennstoff unter
Druck von einem Brennstofftank in eine Druckkammer 34
innerhalb des Gehäuses der Einspritzpumpe 2 fördert. Wenn Brennstoff aus der Druckkammer 34 in einen Zylinder des
Dieselmotors 1 eingespritzt wird, gerät Brennstoff durch eine enge Bohrung in eine Hochdruckkammer 35. Eine Rückstellfeder 36 ist in einer Niederdruckkammer 38 angeordnet. Der Kolben 30 wird in eine Stellung gesetzt, in der ein Gleichgewicht zwischen der Druckkraft in der Hochdruckkammer 35 und der Rückstellkraft der Feder 36 vor-
Druck von einem Brennstofftank in eine Druckkammer 34
innerhalb des Gehäuses der Einspritzpumpe 2 fördert. Wenn Brennstoff aus der Druckkammer 34 in einen Zylinder des
Dieselmotors 1 eingespritzt wird, gerät Brennstoff durch eine enge Bohrung in eine Hochdruckkammer 35. Eine Rückstellfeder 36 ist in einer Niederdruckkammer 38 angeordnet. Der Kolben 30 wird in eine Stellung gesetzt, in der ein Gleichgewicht zwischen der Druckkraft in der Hochdruckkammer 35 und der Rückstellkraft der Feder 36 vor-
liegt, wobei diese Stellung den Einspritz-Zeitpunkt festlegt sowie die Drehlage des Rollenringes 32. Ein elektromagnetisches
Ventil 37 ist für die Drucksteuerung vorgesehen, d. h. für die Steuerung des Druckes innerhalb der
Hochdruckkammer 35. Hierzu wird das Ventil 37 periodisch und alternierend geöffnet und geschlossen, wobei das
Öffnen und Schließen in Abhängigkeit von einem Antriebsimpuls erfolgt, der von dem Ausgabeschaltkreis 15 der
Steuereinheit 10 abgegeben wird. Das Verhältnis der
Dauer, in der das Ventil offen ist zu dem Verhältnis der nachfolgenden Zeitdauer, in der das Ventil geschlossen
ist wird von der Impulsform dieser Antriebsimpulse bestimmt. Auf diese Art und Weise steuert das Ausgangssignal von der Steuereinheit 10 die Stellung des Kolbens 30 und somit die Zeitpunkte der Brennstoffeinspritzung durch die Pumpe 2, wohingegen der tatsächlich gesetzte Zeitpunkt durch die Verdrehung des Rollenringes 32 angezeigt wird. Die Phasendifferenz zwischen einem elektrischem
Signal, welches die Verdrehung des Rollenringes relativ
zu einer Referenzstellung der Kurbelwelle anzeigt ent-
Steuereinheit 10 abgegeben wird. Das Verhältnis der
Dauer, in der das Ventil offen ist zu dem Verhältnis der nachfolgenden Zeitdauer, in der das Ventil geschlossen
ist wird von der Impulsform dieser Antriebsimpulse bestimmt. Auf diese Art und Weise steuert das Ausgangssignal von der Steuereinheit 10 die Stellung des Kolbens 30 und somit die Zeitpunkte der Brennstoffeinspritzung durch die Pumpe 2, wohingegen der tatsächlich gesetzte Zeitpunkt durch die Verdrehung des Rollenringes 32 angezeigt wird. Die Phasendifferenz zwischen einem elektrischem
Signal, welches die Verdrehung des Rollenringes relativ
zu einer Referenzstellung der Kurbelwelle anzeigt ent-
spricht dann dem Brennstoffeinspritz-Zeitpunkt, wobei
eine geeignete übertragungsvorrichtung zusammen mit dem
Rollenring 32 den Brennstoffeinspritz-Phasensensor 6D
Rollenring 32 den Brennstoffeinspritz-Phasensensor 6D
Al
-&&W:--i6ND01533-Q4
gemäß Fig. 2 darstellt.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des Einspritzmengen-Sensors 6A gemäß Fig. 2. Mit 21 ist ein Einspritzpumpen-Überlaufring
und mit 22 ein Kolben bezeichnet. Der Kolben wird sowohl gedreht als auch durch eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Nockenoberfläche nach rechts oder links bewegt und verteilt somit unter Druck stehenden
Brennstoff auf die Zylinder des Dieselmotors 1, wobei die Größe der lateralen Versetzung des Kolbens 22 die Brennstoffmenge
bestimmt, die bei jedem Einspritzvorgang zugeführt wird. Der Einspritzmengen-Sensor 6A weist ein
bewegliches Kernbauteil 66 auf, welches mittels eines Hebels mit dem Überlaufring 21 verbunden ist. Ein Paar
von Spulen 67 umfassen das Kernbauteil 66. Mittels einer Schraube 68 ist das Gehäuse des Sensors 6A mit dem Pumpenkopf
verbunden. Die Spulen 67 sind zueinander derart angeordnet, daß der Grad der gegenseitigen induktiven
Kopplung zwischen ihnen in Abhängigkeit von der Stellung des Kernbauteils 66 veränderbar ist. Wenn die Brennstoffmenge
pro Einspritzvorgang verringert werden soll, werden der Überlaufring 21 und das Kernbauteil 66 nach
links bewegt, wohingegen im Falle eines Erhöhens der Brennstoffeinspritzmenge der Überlaufring 21 und das
Kernbauteil 66 nach rechts bewegt werden. Ein sich periodisch änderndes Eingangssignal mit einer geeigneten
Wellenform wird einer der Spulen 67 des Sensors 6A von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Signalquelle
zugeführt, wohingegen von der anderen Spule 67 ein Ausgangssignal erzeugt wird, dessen Amplitude von der Höhe
der gegenseitigen induktiven Kopplung zwischen den Spulen abhängt und somit auch von dem Verschiebungsgrad des
Überlaufringes 21. Wenn somit pro Einspritzvorgang eine große Brennstoffmenge eingespritzt werden soll, ist die
gegenseitige induktive Kopplung gering, da das Kernbauteil 66 auf der rechten Seite gelagert ist und somit wird
das Ausgangsignal niedrig sein, beispielsweise ein Volt.
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Wenn der Motor mit geringen Brennstoffeinspritzmengen laufen soll, beispielsweise während der Leerlaufphase,
sind sowohl der Überlaufring 21 als auch das Kernbauteil 66 auf der linken Seite angeordnet, so daß von dem Sensor
6A ein relativ hohes Ausgangssignal, beispielsweise 3 Volt abgegeben wird.
In der elektronischen Steuereinheit 10 wandelt der A/D-Wandler 11 die von dem Sensor 6A erzeugten Ausgangssignale
in digitale Signale in Form einer Anzahl von Pulsen, deren Pulsbreiten von der Amplitude des Analogsignals
des Sensors 6A bestimmt werden. Diese Pulsbreite entspricht somit der momentanen Brennstoffeinspritzmenge,
die pro Einspritzvorgang eingegeben wird (im Folgenden als momentane Einspritzmenge bezeichnet). Der A/D-Wandler
11 verarbeitet weiterhin die Analogsignale von dem Temperatursensor 6B und dem Gaspedal-Sensor 6C in digitale
Signale mit einer geeigneten Bitanzahl.
In Fig. 7 ist der Aufbau des Schaltkreises 12 der elektronischen
Steuereinheit 10 dargestellt. Dieser Schaltkreis erzeugt eine Ausgangsspannung, deren Höhe in Abhängigkeit
der Intensität des auf den Phototransistor des Sensors 5 einfallenden Lichtes ansteigt. Diese Ausgangsspannung
wird von einem Verstärkerschaltkreis 54 verstärkt und dann einem Impulsform-Schaltkreis 55 zugeführt,
der ein Ausgangssignal Vc erzeugt, welches die Impulsform gemäß Fig. 9c aufweist.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für einen geeigneten Aufbau des Referenzpositions-Sensors 4, des Phasensensors 6D und
die Schaltkreise 13 und 13'. Ein Zahnrad 41, welches synchron
mit der Kurbelwelle des Dieselmotors 1 dreht ist Teil des Referenzpositions-Sensors 4. Ein elektromagnetischer
Aufnehmer 42 ist gegenüber dem Zahnrad 41 angeordnet und erzeugt ein Wechselspannungssignal mit einer
Wellenform gemäß Fig. 9a. Jeder Zeitpunkt des Nulldurch-
.;...- -..: .ac&W:--15i5D01533-04
ys «a 3B01U2
ganges des Signals entspricht dem Zeitpunkt es Erreichens einer Referenzwinkelstellung der Kurbelwelle des Dieselmotors
1, wobei diese Position unmittelbar nach der oberen Totpunktlage ist. Das Wechselspannungssignal wird dem
Schaltkreis 13 zugeführt, der eine Wellenumformung ausführt und ein Ausgangssignal gemäß Fig. 9b mit einer
Zeitdauer T„ erzeugt. Dieses Signal wird dem Mikrocomputer 14 zugeführt, der die Impulsperioden T zählt und
somit die Drehzahl des Dieselmotors 1 berechnet.
Das Sensorsignal von dem Verbrennungszeitpunkt-Sensor 5 wird durch den Schaltkreis 12 dem Mikrocomputer 14 zugeführt,
der die Anzahl von Zeitintervallen TTp zwischen
den Ausgangsimpulsen des Sensors 5 und den Ausgangsimpulsen des Sensors 4 zählt. Auf der Grundlage dieses
Zählwertes und der Drehzahl des Motors 1 wird der Winkel, um den die Kurbelwelle von der Referenzkurbelwellenstellung
aus weiterläuft, bis die Verbrennung auftritt von dem Mikrocomputer 14 berechnet, wobei der momentane Verbrennungszeitpunkt
relativ zu der Referenzkurbelwellenstellung erhalten wird.
Wie in Fig. 8 dargestellt, können der Phasensensor 6D und der Schaltkreis 13' identischen Aufbau haben. Wie
jedoch in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 18 gezeigt ist, in der die Anordnung des Phasensensors 6D gezeigt
ist, ist das Zahnrad 6Dl des Phasensensors 6D fest auf der Antriebswelle 2a der Brennstoffeinspritzpumpe 2 befestigt,
wohingegen der elektromagnetische Aufnehmer 6D2 des Phasensensors 6D an dem Rollenring 32 befestigt ist.
Wenn somit der Brennstoffeinspritzzeitpunkt verändert wird, dreht sich der elektromagnetische Aufnehmer 6D2
zusammen mit dem Rollenring 32 um die Drehachse der Pumpenantriebswelle. Auf diese Art und Weise wird die Phase
des Signals, das von dem elektromagnetischen Aufnehmer 6D2 erzeugt wird entsprechend verschoben. Das sich ergebende
Ausgangssignal von dem Aufnehmer 6D2 ist mit V-
*&W: 16ND01533-04
bezeichnet und weist eine Wellenform gemäß Fig. 9d auf. Die Phasendifferenz T zwischen diesem Signal V, (im
Folgenden mit Einspritzphasendifferenzsignal bezeichnet) und dem Sensorsignal von dem Sensor 4 gemäß Fig. 9b wird
verwendet, die momentane Einspritzphasendifferenz zu bestimmen.
Die Fig. 10 - 16 sind Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweie des Mikrocomputers 14. Fig. 10 zeigt hierbei
das Hauptprogramm und die Fig. 11 - 16 zeigen verschiedene ünterbrechnungsroutinen. In Fig. 10 wird in einem
Schritt Pl unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung eine Initialisierung durchgeführt. Hierbei
wird beispielsweise ein Wert entsprechend des Korrekturfaktors
gelöscht, im Folgenden mit A T bezeichnet und dann wie folgt neu berechnet:
Zunächst wird in einem Schritt P2 die Zeitdauer T der
Ausgangssignale von dem Positionssensor 4 invertiert und mit einer Konstanten mulitpliziert, um eine Motordrehzahl
N zu erhalten. Danach wird ein Referenzpositions-Unterbrechungsprogramm
durchgeführt, um den Wert der Impulsdauer Tn zum Zeitpunkt der steigenden Flanke eines
Ausgangsimpulses von dem Positionssensor 4 (Fig. 9b) zu berechnen. Der Ablauf dieses Unterbrechungsprogrammes ist
in Fig. 11 dargestellt. Zunächst wird in einem Schritt Rl ein Zeitwert t. eingelesen, wobei dieses Einlesen an
der steigenden Flanke eines Impulses eines Referenzsignales V, (Fig. 9b) erfolgt. Der Unterschied zwischen
diesem Wert t. und dem Wert t. , des vorhergehenden Zyklus wird dann in einem Schritt R2 berechnet, um eine
neue Periode T (=t.-t. ,) zu erhalten. Die momentane
Phasendifferenz T (=t.-t, ), d. h. die momen-
p 3. JC
tane Einspritzphasendifferenz bezüglich der Referenzkurbelwellenstellung
wird dann in einem Schritt R3 erhalten.
.: JS&W: Γ6ΝΠΰ1533-04
π 2Α
3601U2
Der Zeitwert t, wird wie folgt erhalten: Zum Zeitpunkt
der steigenden Flanke eines Impulses des Phasensignals
V, von dem Phasensensor 6D (Fig. 9d) wird das Phasensignalunterbrechungsprogramm gemäß Fig. 12 aktiviert.
der steigenden Flanke eines Impulses des Phasensignals
V, von dem Phasensensor 6D (Fig. 9d) wird das Phasensignalunterbrechungsprogramm gemäß Fig. 12 aktiviert.
Während eines ersten Schrittes R4 dieses Programms wird
ein Zeitwert t, berechnet, der in dem Schritt R3 wie
oben erwähnt verwendet wird.
oben erwähnt verwendet wird.
In Fig. 10 wird nach dem Schritt P2 nach dem Zurückkehren
in das Hauptprogramm die momentane Einspritzmenge Q in
einem Schritt P3 berechnet. In diesem Schritt wird eine Programmunterbrechnung durchgeführt, wobei die Unterbrechung zu dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem eine A/D-Umwandl'ung, die in einem Unterbrechungsprogramm 1 gemäß Fig.
einem Schritt P3 berechnet. In diesem Schritt wird eine Programmunterbrechnung durchgeführt, wobei die Unterbrechung zu dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem eine A/D-Umwandl'ung, die in einem Unterbrechungsprogramm 1 gemäß Fig.
durchgeführt wird, abgeschlossen ist. In diesem Unterbrechungsprogramm
wird die momentane Einspritzmenge Q aus der Zeitdifferenz T_ erhalten, welche ihrerseits in dem
Unterbrechungsprogramm gemäß Fig. 15 erhalten wird. Das Unterbrechungsprogramm gemäß Fig. 14 wird in regelmäßigen
festgelegten Intervallen aktiviert und durchgeführt, wobei ein Zeitwert T im ersten Schritt R7 des Programms
eingelesen wird. Danach wird die A/D-Umwandlung durch den A/D-Wandler 11 im Schritt R8 initialisiert. Nach der Beendigung
der Umwandlung kehrt der Ablauf in das Haupt-
programm zurück und ein Sprungbefehl wird in dem Unterbrechungsprogramm
gemäß Fig. 15 durchgeführt. Im ersten Schritt R9 dieses Unterbrechungsprogramm wird ein Zeitwert
T entsprechend dem Zeitpunkt der Beendigung der
A/D-Umwandlung eingelesen. Das Zeitintervall T wird
A/D-Umwandlung eingelesen. Das Zeitintervall T wird
von dem Zeitintervall T abgezogen um im Schritt RIO
ein Zeitintervall TQ zu erhalten. T entspricht dem
Wert der Ausgangspulsbreite des A/D-Wandlers 11 und verändert sich somit in Abhängigkeit von der momentanen
Einspritzmenge Q, d. h. der Einspritzmenge die momentan jeden Zylinder während·des Einspritzvorganges zugeführt wird.
ein Zeitintervall TQ zu erhalten. T entspricht dem
Wert der Ausgangspulsbreite des A/D-Wandlers 11 und verändert sich somit in Abhängigkeit von der momentanen
Einspritzmenge Q, d. h. der Einspritzmenge die momentan jeden Zylinder während·des Einspritzvorganges zugeführt wird.
: K&W: 1-&ΝΌΌ1533-04
In dem nächsten Schritt P3 in dem Programm gemäß Fig. wird die momentane Einspritzmenge Q aus dem Wert T
berechnet.
Im nächsten Schritt P 4 wird ein Zielwert der Brennstoffeinspritz-Phasendiffernz
T_ aus der Drehzahl N„ und der momentanen Einspritzmenge Q berechnet.
In einem Schritt P5 wird überprüft, ob die momentanen Betriebsbedingungen des Motors derart sind, daß der erneuerte
Wert für den Korrekturfaktor Δ Τ berechnet werden
kann oder nicht. Genauer gesagt, es wird überprüft, ob der Dieselmotor momentan unter Betriebsbedingungen läuft,
die es erlauben, korrekte und stabile Verbrennungszeitdaten aus dem Ausgangssignal des Sensors 5 zu erhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Schritt P5 fest, ob.die momentanen Betriebsbedingungen des Motors
innerhalb der Region W gemäß Fig. 17 verlaufen oder nicht, d. h. ob die Brennstoffeinspritzmenge Q innerhalb
eines festgelegten Bereiches ist, während gleichzeitig die Motordrehzahl N_ innerhalb eines bestimmten Bereiches
ist. In dem Beispiel gemäß Fig. 17 entspricht die Region W einer Motor-Betriebsbedingung bei mittleren
Werten von Motordrehzahl und Motorbelastung. Wenn festgestellt wird, daß die Betriebsbedingungen des Motors es
zulassen, dem Korrekturfaktor ΔT zu erneuern, geht das
Programm zu einem Schritt P6. In diesem Schritt wird der Wert von Τ,__ auf die gleiche Weise erhalten, wie der
Wert von T_ im Schritt P4, d. h. durch Auslesen oder Berechnung.
Danach wird im Schritt P7 der momentane Verbrennungszeitpunkt TTp (Fig. 9c) berechnet. Bei der steigenden
Flanke des Signals von dem Verbrennungszeitsensor 5 wird das Unterbrechungsprogramm gemäß Fig. 13 aktiviert. Im
Schritt R5 dieses Programms wird zum Zeitpunkt der steigenden Flanke des Ausgangssignals von dem Sensor 5 dieser
:k&W: 16ND01533-04
J3 360114?
Zeitpunkt als Zeit t. eingelesen. Die Differenz T„p
zwischen diesen Wert t. und dem vorher gelesenen Wert t. wird dann im Schritt R6 berechnet. In dem darauffolgenden
Schritt P8 des Hauptprogrammes wird der Korrekturfaktor
Δ T entweder angehoben oder verringert, und zwar in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem
Ziel-Verbrennugswert T und dem tatsächlichen Verbrennungszeitwert
T , so daß die Werte T und T in Übereinstimmung gebracht werden. Danach geht das Programm
zu dem Schritt P9 weiter.
Wenn jedoch im Schritt P5 festgestellt wurde, daß die
momentanen Betriebsbedingungen des Motors es ungünstig erscheinen lassen, Daten zur Berechnung eines neuen Wertes
des Korrekturfaktors Δ T aufzunehmen, wird der Wert von Δ T aus dem vorhergehenden Verarbextungszylklus unverändert
gelassen und das Programm springt zum Schritt P9.
In dem Schritt P9 wird'die Zielphasendifferenz T zu
dem Korrekturfaktor Δ T hinzu addiert um eine Nach-Kompensationzielphasendifferenz
T zu erhalten. Danach wird in einem Schritt PlO die momentane Phasendifferenz
T berechnet. Es wäre auch möglich, den Wert T_, zu
P a
verwenden, der in dem Schritt R3 erhalten wurde.
In einem Schritt Pll wird das Unterbrechungsprogramm 2 gemäß Fig. 16 durchgeführt, in welchem der Wert D des
Verhältnisses der Antriebsimpulse für das elektromagnetische
Ventil 37 (Fig. 3) berechnet wird. Diese Berechnung erfolgt auf der Grundlage der Abweichung zwischen
der Zielphasendifferenz T und der momentanen Phasendifferenz
T , so daß diese Abweichung auf Null gebracht wird. Mit anderen Worten, die Impulsfolge der Antriebsimpulse
wird so eingestellt, daß der Druck innerhalb der Kammer (Fig. 3) den Kolben 30 uns somit auch den Rollenring
32 in eine Position bringt, in der die Abweichung
. K&W: -16ND01533-04
der Brennstoffeinspritzphasendifferenz auf Null reduziert
ist.
Danach kehrt das Programm zum Schritt P2 zurück und die oben beschriebene Abfolge von Programmschritten wird
wiederholt, um einen anderen Wert D zu erhalten. Auf diese Weise wird jedesmal dann, wenn eine Programmschleife
durchlaufen worden ist, das Unterbrechungsprogramm gemäß Fig. 16 durchgeführt, welches einen Unterbrechungsschritt
RlI aufweist, der von der Berechnung eines neuen Wertes D in einem Schritt R12 gefolgt wird.
Die Berechnung des Wertes D wird synchron mit dem Ausgeben eines Impulses von dem Schaltkreis 15 durchgeführt
und wird verwendet, um die Pulsbreite zu bestimmen.
In der obigen Beschreibung der Programmabläufe wird die momentane Einspritzmenge Q als Parameter verwendet, um
die Zielphasendifferenz T und die Zielverbrennungs-
JD
zeit Τφ<3 zu berechnen und um zu beurteilen, ob die Be-
J. O
triebsbedingungen des Motors es möglich machen, einen neuen Wert des Korrekturfaktors A T zu berechnen. Es ist
auch möglich, hierfür einen anderen Wert zu verwenden, so ist es beispielsweise möglich, die momentane Einspritzmenge
Q durch einen Wert zu ersetzen, der der momentanen Stellung des Gaspedals entspricht (mit oc in Fig. 17 bezeichnet)
.
Weiterhin wurde die vorliegende Erfindung zusammen mit
einer Brennstoffeinspritzpumpe des Verteilertyps beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenfalls
bei einem Dieselmotor anwendbar, der eine Brennstoffeinspritzpumpe des Typs verwendet, bei dem eine Phasendifferenz
zwischen der Pumpen-Antriebswellenposition und der Motor-Kurbelwellenposition in einen Brennstoffeinspritz-Zeitwert
umgewandelt wird.
Weiterhin weist bei der beschriebenen Ausführungsform das
"K&Wr 16MD01S33-04 .
Zahnrad 6Dl des Phasensensors 6D ZahnvorSprünge auf, die
zur Erzeugung von zwei Signalpulsen pro Umdrehung der Brennstoffantriebspumpe führen (d. h. zwei Impulse für
jeweils zwei Umdrehungen der Motorkurbelwelle). Dies stimmt mit der Anzahl von Zähnen des Kurbelwellenreferenzpositionssensors
4 überein. Wenn jedoch zusätzlich zur Brennstoffeinspritzzeitsteuerung eine Brennstoffmengensteuerung
durchgeführt werden soll, währe es schwierig, ausreichend detailierte Motorgeschwindigkeitsdaten wenn
diese Signale als Motorgeschwindigkeitsdaten für die Einspritzmengensteuerung verwendet werden - zu erhalten,
da nur ein Signalimpuls pro Umdrehung der Motorkurbelwelle erzeugt wird. Wenn daher zusätzlich eine Einspritzmengensteuerung
vorgesehen sein soll, sollte vorzugsweise das Zahnrad gemäß Fig. 19 als Zahnrad für den
Phasensensor 6D verwendet werden, der die Phasendifferenz zwischen, den BrennstoffeinspritzZeitpunkten und einer
Referenzkurbelwellenstellung erfaßt. Die Anzahl von Zähnen die umfangsseitig an dem Zahnrad gemäß Fig. 19 ausgebildet
sind ist auf 64 erhöht. Es sei angenommen, daß der Motor vier Zylinder aufweist und demgemäß vier Bereiche
entlang des Umfanges des Zahnrades 6Dl vorgesehen sind, in denen je eine Zahnlücke vorliegt und die mit 6Da
bis 6Dd bezeichnet sind, wobei jede Zahnlücke der Stellung entspricht, in der eine Brennstoffeinspritzung in
einen speziellen Zylinder erfolgt. Die Sensor-Signalform die hierbei erhalten wird, ist in Fig. 2 0 dargestellt.
Dieses Signal wird dem Mikrocomputer 14 zugeführt, der die Zeit zwischen der steigenden Flanke eines jeden Impulses
des Signals bis zu der steigenden Flanke des folgenden Pulses mißt und auf diese Art und weise die. Zeiten
entsprechend den Zahnlücken 6Da bis 6Dd erkennt und somit Zeitpunkte definiert, die in Fig. 20 mit G dargestellt
sind. Dieser Zeitpunkt G kann verwendet werden, die Brennstoffeinspritzphasendifferenz zu ermitteln, die danach
zur Steuerung der Brennstoffeinspritzzeiten auf die gleiche Art und Weise verwendet wird, wie die Einspritz-
: . K&W· 16ND01533-04
phasendifferenz gemäß der beschriebenen Ausführungsform und weiterhin kann der Punkt G verwendet werden, die
Brennstoffeinspritzmenge zu steuern. Selbst wenn somit die Eingaberate von Motorgeschwindigkeitsdaten hoch ist,
kann eine stabile und genaue Brennstoffmengensteuerung durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung
eines Dieselmotors im wesentlichen durch eine Rückkopplung unter Verwendung der Zeitdaten
von Brennstoffeinspritzphasendifferenzen durchgeführt, d. h. auf der Grundlage der Phasendifferenz bezüglich einer
Referenzkurbelwellenposition, wobei dieses Datum dann
durch einen Korrekturfaktor korrigiert wird, der auf der
Grundlage der momentanen Verbrennungszeiten innerhalb eines Zylinders des Dieselmotors berechnet wird. Dies
ermöglicht es, Rückkopplungssignale über den gesamten Betriebsbereich des Motors zu erhalten, so daß eine sichere
und stabile Steuerung ermöglicht ist. Weiterhin sind die Effekte von Abweichungen der Brennstoffeinspritzzeiten
von einem Zielwert, hervorgerufen durch mechanische Toleranzen in der Pumpe und im Motor und durch
Verschleißerscheinungen des Motors mit dessen zunehmender Lebensdauer ausgeschlossen. Weiterhin wird eine geschlossene
Schleifensteuerung der Einspritzzeit über den gesamten Betriebsbereich des Motors aufrecht erhalten, in
dem sichergestellt wird, daß die Erstellung und Verwendung von Korrekturdaten für die Brennstoffeinspritzzeitphasendifferenz
nur dann durchgeführt wird, wenn sicher ist, daß diese Korrekturdaten auch korrekt und stabil
erhalten werden können, d.h. diese Korrekturdaten werden nur dann erfaßt, wenn der Motor innerhalb eines bestimmten
Betriebsbedienungsbereiches läuft. Wenn festgestellt wird, daß der Motor außerhalb des betimmten Bereiches
arbeitet, wird die geschlossene Schleifensteuerung fortgeführt, wobei der zuletzt berechnete Korrekturwert verwendet
wird. Auf diese Art und Weise ist eine präzise und
: . X&W. .1GNE01533-04
«27 3601H2
1 sichere Steuerung der Brennstoffeinspritzzeiten sichergestellt.
Claims (4)
- PatentansprücheSteuervorrichtung für den Brennstoff-EinspritzZeitpunkt bei einem Dieselmotor, der mit einer Brennstoffeinspritzpumpe ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch:eine Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung (102) zur Erkennung eines momentanen Betriebszustandes des Motors und zur Erzeugung entsprechender Ausgangsdaten;eine Referenzstellungs-Erkennungsvorrichtung (100) zur Erkennung eines Referenzzeitpunktes, zu dem eine Kurbelwelle des Motors eine Referenzwinkelstellung erreicht und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignales ;.eine Phasenunterschieds-Erkennungsvorrichtung (101)KSW: 16ND01533-05zur Erkennung eines Phasenwinkels entsprechend eines Zeitpunktes, zu dem Brennstoff in einen Zylinder des Motors eingespritzt wird und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangsdatums;eine Verbrennungsζeitpunkt-Erkennungsvorrichtung (103) zur Erkennung eines Verbrennungsvorganges von Brennstoff innerhalb eines Zylinders des Motors und zur Erzeugung eines entsprechenden Signales;eine Zielverbrennungszeitpunkt-Berechnungsvorrichtung (106) zur Berechnung eines Ziel-Verbrennungszeitpunktes, zu dem die Verbrennung stattfinden soll bezüglich des ReferenzZeitpunktes auf der Grundlage von Ausgangsdaten der Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung (102);eine Berechnungsvorrichtung (107) für den tatsächlichen Verbrennungszeitpunkt zur Berechnung des tatsächlichen Verbrennungszeitpunktes bezüglich des Referenzzeitpunktes auf der Grundlage von Ausgangsdaten der Referenzstellungs-Erkennungsvorrichtung (100) und der VerbrennungsZeitpunkt-Erkennungsvorrichtung (103);eine Kompensationsfaktor-Berechnungsvorrichtung (108) zur Berechnungs eines Korrekturfaktors auf der Grundlage einer Differenz zwischen den Ausgangsdaten von der Ziel-Verbrennungszeitpunkt-Berechnungsvorrichtung (106) und der Berechnungsvorrichtung (107) für den tatsächlichen Verbrennungszeitpunkt;eine Einstellvorrichtung (110) für den Einspritzzeitpunkt, welche steuerbar ist, um die Zeit der Brennstoffeinspritzung durch die Einspritzpumpe in den Motor zu verändern;-:- , -K&Wr 16ND01533-05eine Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung (109) zur Berechnung eines Ausgangsdatenwertes auf der Grundlage von Daten der Phasenunterschied-Erkennungsvorrichtung (101) und der Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung (102), wobei dieser Ausgangsdatenwert der ' Einstellvorrichtung (110) für den Einspritzzeitpunkt derart zugeführt wird, daß diese Einstellvorrichtung (110) die momentane Brennstoffeinspritzzeit in Übereinstimmung mit dem Zieleinspritzzeitwert bringt und die Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung (109) weiterhin den berechneten Ausgangsdatenwert in Abhängigkeit von dem Korrekturfaktor derart modifiziert, daß der momentane VerbrennungsZeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Zielverbrennungszeitpunkt gebracht wird; undeine Beurteilungsvorrichtung (104) zur Durchführung von Berechnungen auf der Grundlage von Ausgangsdaten von der Betriebszustands-Erkennungsvorrichtung (102), um zu beurteilen, ob ein momentaner Betriebszustand des Dieselmotors geeignet ist, momentane Verbrennungszeitpunktdaten von der Berechnungsvorrichtung (107) zu erhalten und zum Ermöglichen bzw. Sperren der Berechnung eines neuen Wertes des Korrekturfaktors in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Beurteilung.
- 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziel-Phasendifferenz-Berechnungsvorrichtung (105), die Beurteilungsvorrichtung (104), die Ziel-Verbrennungszeitpunkt-Berechnungsvorrichtung (106), die Verbrennungszeitpunkt-Berechnungsvorrichtung (107) für den tatsächlichen Verbrennungszeitpunkt, die Kompensationsfaktor-Berechnungsvorrichtung(108) und die Ausgangswert-Berechnungsvorrichtung■ : ■ . K&W: 16ND01533-054 3601U2(109) durch Programmablaufe eines Mikrocomputers realisiert sind.
- 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszeitpunkt-Erkennungsvorrichtung (103) einen optoelektronischen Sensor zur Erkennung eines Lichtblitzes aufweist, der während des Verbrennungsvorganges innerhalb eines Zylinders des Motors entsteht.
- 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Sensor einen optisch transparenten Stab aus hitzebeständigem Material aufweist, der derart angeordnet ist, daß er sich in das Innere des Motors in eine Verbrennungskammer erstreckt, wobei ein fotoempfindliches Element vorgesehen ist, um ein elektrisches Signal als Antwort auf das Licht zu erzeugen, das entlang des transparenten Stabes aus dem Inneren des Motors zu dessen Außenseite geleietet wird.
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JPS59160047A (ja) * | 1983-03-03 | 1984-09-10 | Nippon Denso Co Ltd | 燃料噴射時期制御装置 |
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Publication number | Publication date |
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US4825373A (en) | 1989-04-25 |
JPS61164055A (ja) | 1986-07-24 |
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