DE3721352C2 - Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Verfahren gemäß der Gattung des Hauptanspruchs aus. Es ist durch die US-PS 44 75 507 ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dieser Gattung bekannt. Dort sind bei einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe am Umfang des Pumpenkolbens in der Sequenz der Pumpenkolbenförderhübe Steuermarken verteilt angeordnet, die nacheinander mit einem Hubstellungsgeberteil zusammenarbeiten. Auf diese Weise werden sequenzielle Steuersignale erzeugt, die die untere Totpunktlage des Pumpenkolbens vor dessen Förderhubbeginn kennzeichnen. Mit diesen Steuersignalen wird das Steuerventil, das die Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und einem Entlastungsraum steuert, angesteuert und in Schließstellung gebracht. Mit Hilfe eines Winkelsegmentgebers werden Drehwinkelsegmente in der Folge ausgezählt und mit einem Sollwinkel so lange verglichen, bis Übereinstimmung herrscht. Ab diesem Punkt wird das Magnetventil wieder geöffnet mit dem Erfolg, daß dabei die Einspritzung beendet ist. Der Sollwinkel setzt sich zusammen aus einem Vorhubwinkel und einem Einspritzwinkel, welche beide aus einem Kennfeld entsprechend Parametern abgegriffen werden. Diese Art der Steuerung der Schließdauer des Steuerventils hat den Nachteil, daß ein genau gefertigtes Segmentrad hergestellt werden muß mit einwandfreier Pulserkennung. Ferner läßt sich die Pulsfolge bzw. die Kleinstaufteilung in Winkelsegmente mit vertretbarem Aufwand nicht beliebig verfeinern, so daß aufgrund dieser begrenzten Auflösung die Einspritzmengengenauigkeit beschränkt ist.

Genauer läßt sich die Zumessung über Zeitmessung verwirklichen. Dabei ergibt sich, daß die Schließdauer des Magnetventils als Zeitgröße ermittelt wird, die wiederum die momentane Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe berücksichtigen muß. Bei stationären Verhältnissen bietet das keine Schwierigkeit. Probleme treten allerdings bei Drehzahländerungen auf. Zu dem Zeitpunkt 1, bei dem aus der gewünschten Einspritzmenge eine Schließdauer ermittelt wurde, wird das Steuerventil geschlossen. Unterliegt das Drehzahlverhalten einer Drehzahlsteigerung, so ändert sich die momentane Drehzahl, was automatisch bei Drehzahlsteigerung eine zu große und bei Drehzahlsenkung eine zu geringe Kraftstoffeinspritzmenge zur Folge hat. Der hier somit auftretende Mitkopplungseffekt führt zur weiteren Drehzahlsteigerung bzw. -senkung. Die Mehrmenge bzw. Mindermenge ergibt sich deshalb, weil bei einer Drehzahlzunahme in der berechneten Schließzeit des Steuerventils ein größerer Kolbenhub erfolgt, als bei der Berechnung zugrunde gelegt wurde. Bei Drehzahlsenkung gilt dies umgekehrt. Dieser Fehler macht sich um so stärker bemerkbar, je größer der Abstand zwischen Berechnung der Schließdauer und der Durchführung des Steuervorgangs am Steuerventil auseinanderliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so weiterzubilden, daß die Genauigkeit der Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge unter Einfluß von Drehzahländerungen erhöht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs 1 hat den Vorteil, daß einerseits die Steuerung des Steuerventils als reine Zeitsteuerung durchzuführen ist und andererseits ein Mitkopplungsfehler dadurch vermieden wird, daß die Messung der der Berechnung der Schließdauer zugrunde zu legende Drehzahl möglichst spät, und zwar unmittelbar vor dem Beginn des einspritzwirksamen Förderhubs des Pumpenkolbens erfolgt. Auf diese Weise läßt sich die Kraftstoffmengensteuerung sehr genau ausführen mit geringem Aufwand. Insbesondere ist auch der mechanische Aufwand gering. Vorteilhaft kann die periodische Wiederkehr des ersten Signals auch zur Drehzahlmessung herangezogen werden und mit einem auf diesem Wege erzielten Drehzahlsignal und z. B. in Verbindung mit dem Lastsignal der Sollwert für den wirksamen Förderhub bzw. Förderwinkel aus dem Kennfeld einer elektronischen Steuereinrichtung abgefragt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Mit der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist es möglich auf eine geometrische Schließpunktsteuerung des Ansaugtaktes der Kraftstoffeinspritzpumpe zu verzichten und z. B. die Füllung des Pumpenarbeitsraumes über das Steuerventil zu steuern. Ist jedoch eine konstruktive mechanische Saugtaktsteuerung vorgesehen, so kann das Steuerventil auch verzögert innerhalb des Bereiches des unteren Totpunktes des Pumpenkolbens schließen. Gemäß Ausgestaltung nach Anspruch 3 können Rechner verwendet werden, die mit keiner zu hohen Rechengeschwindigkeit ausgestattet werden müssen und entsprechend preisgünstig und sicher arbeiten.

Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich in Verbindung mit Anspruch 4 und 5, indem mit Hilfe der Hubmarke und der von Hubmarkendurchgang zu Hubmarkendurchgang gemessenen Zeit ein sogenanntes Setzen des Pumpenkolbens ermittelt werden kann. Infolge von Verschleiß kann sich der Pumpenkolben seinem Nockenantrieb nähern derart, daß er zu anderen Zeiten und in anderen Winkelbereichen seine vorgesehenen Förderhübe durchführt. Einmal zur Anpassung an die erforderliche Höchsteinspritzmenge und zum anderen zur Kontrolle des Bewegungsverhaltens des Pumpenkolbens kann in einfacher Weise der bestimmte Winkel zwischen dem Auftreten des ersten Signals und dem Auftreten des zweiten Signals überprüft werden. Somit kann eine fehlerhafte Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge wegen veränderter Bezugsgrößen vermieden werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Hubstellungsgeber durch eine am Pumpenkolben vorgesehene Marke und einem verstellbaren Hubgeberteil verwirklicht. Auf diese Weise erhält man in einfacher Weise zwischen Beginn des Saughubs und Ende des Förderhubs das erste und das zweite Signal beim Durchgang der Hubmarke am Hubstellungsgeberteil. Dieser läßt sich vorteilhaft gemäß Anspruch 9 als Differentialfeldplattengeber verwirklichen. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein auf Verschleiß zurückzuführendes Setzen des Pumpenkolbens erfaßt, worauf in der Folge eine Korrektur durchführbar ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Schnittes durch eine Verteilereinspritzpumpe, Fig. 2 ein Diagramm der Kraftstoffeinspritzmenge über der Drehzahl mit Verdeutlichung des Mitkoppl eleffekts bei mit Drehzahlfehler behafteter Zeitzumessung, Fig. 3 ein Diagramm des Nockenhubverlaufes über den Drehwinkel und Lage einer den Einspritzbeginn kennzeichnenden Marke zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Abgleichvorganges anhand der in Fig. 3 gezeigten Kurve und Fig. 5 den Hubverlauf des Pumpenkolbens über den Drehwinkel mit Hubmarkeneinstellung mit und ohne Drift.

Beschreibung

Die Fig. 1 zeigt in einem Pumpengehäuse 1 eine Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe, in die eine Hülse 3 eingesetzt ist, in deren Innenbohrung 4 ein Pumpenkolben 5 gleitet und mit seiner einen Stirnseite in der Innenbohrung 4 einen Pumpenarbeitsraum 6 begrenzt, der andererseits von einem auf die Stirnseite der Hülse 3 aufgesetzten Magnetventil 7, das in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist, dicht verschlossen wird. Die Hülse 3 ragt andererseits in einen Pumpensaugraum 8, in den weiterhin das aus der Hülse austretende Ende des Pumpenkolbens 5 ragt. An diesem Ende ist der Pumpenkolben mit einer Nockenscheibe 9 gekoppelt durch Andruck wenigstens zweier Federn 10. Die Nockenscheibe läuft über einen drehbaren Rollenring 12 mit Rollen 13 und ist über eine Kupplung 14 mit einer Antriebswelle 15 der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt. Eine Verdrehung des Rollenrings 12 zur Spritzbeginnverstellung erfolgt in bekannter Weise durch einen Spritzverstellerkolben 16, der über einen Arm 17 mit dem Rollenring 12 gekoppelt ist.

In der Mantelfläche des Pumpenkolbens ist eine von der pumpenarbeitsraumseitigen Stirnfläche des Pumpenkolbens ausgehende Längsnut eingearbeitet, die als Verteilernut 18 dient. Diese arbeitet mit in die Innenbohrung 4 ringsum entsprechend der Zahl und Verteilung der zu versorgenden Zylinder der zugehörigen Brennkraftmaschine einmündenden Einspritzleitungen 20 zusammen, die andererseits zu den nicht gezeigten Einspritzdüsen führen. Weiterhin ist am Pumpenkolbenumfang eine Ringnut 21 vorgesehen, die ständig in Verbindung mit der Verteilernut 18 ist und weiterhin Verbindung zu sich andererseits anschließenden Füllängsnuten 23 hat. Diese arbeiten mit einer oder mit mehreren Füllbohrungen 25 zusammen, die als Radialkanäle die Innenbohrung mit dem Saugraum 8 verbinden. Entsprechend der Zahl der Füllbohrungen 25 sind mehr oder weniger Füllängsnuten 23 vorgesehen derart, daß bei jedem Pumpenkolbensaughub eine oder mehrere Füllbohrungen in Verbindung mit einer oder mehreren Füllängsnuten 23 kommen. Der Saughub des Pumpenkolbens wird ihm durch den Ablauf der Nockenscheibe 9 in bekannter Weise aufgezwungen. Durch den Antrieb der Antriebswelle 15 wird dazu die Nockenscheibe 9 in Rotation versetzt und ihre den Rollen 13 zugewandte Nockenbahn setzt den Pumpenkolben bei gleichzeitiger Drehung desselben in eine hin- und hergehende, pumpende Bewegung. Während des Saughubs ist also eine Verbindung zwischen einer oder mehreren Füllängsnuten 23 und dem Pumpensaugraum hergestellt. Da die Füllängsnuten 23 wiederum über die Ringnut 21 und die Verteilernut 18 mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung stehen, wird dieser während des Saughubs vollständig mit Kraftstoff gefüllt, bis der Pumpenkolben seinen unteren Totpunkt erreicht. Beim anschließenden Aufwärtshub des Pumpenkolbens, dem Förderhub, ist die Verbindung der Füllängsnuten zum Saugraum 8 wieder unterbrochen aufgrund der Drehung des Pumpenkolbens. Dann aber wird der vom Pumpenkolben verdrängte Kraftstoff über die Verteilernut in eine der Einspritzleitungen 20 gefördert, mit der die Verteilernut gerade entsprechend der Drehstellung des Pumpenkolbens in Verbindung ist.

Die Förderung des unter Hochdruck geförderten Kraftstoffs in die Einspritzleitungen wird bestimmt durch das Magnetventil 7. Das Schließglied 27 desselben verschließt eine vom Pumpenarbeitsraum 6 koaxial abgehende Bohrung 26 in einem der Schaltzustände des Magnetventils und öffnet diese Bohrung in einem anderen Schaltzustand des Magnetventils zu einer Entlastungsleitung 28 stromabwärts des Ventilschließglieds. Die Entlastungsleitung mündet z. B. in den Pumpensaugraum 8, der über eine nicht weiter gezeigte Kraftstofförderpumpe auf einem Druck gehalten wird, der zur Steuerung des Spritzbeginns vorzugsweise drehzahlabhängig gesteuert wird. Dazu dient üblicherweise ein Drucksteuerventil verbunden mit der drehzahlabhängigen Förderrate der Förderpumpe, die synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe angetrieben ist. Der drehzahlabhängige Druck des Saugraums wirkt zur Spritzbeginnverstellung bzw. zur Einstellung des Beginns des Pumpenkolbenhubs auf den Spritzbeginnverstellkolben 16 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder. Der Kolben 16 verstellt dann den Rollenring 12, so daß der Kolbenhub bezogen auf den Drehwinkel der Antriebswelle 15 mit zunehmender Drehzahl früher beginnt. Der Antrieb des Spritzverstellkolbens kann allerdings auf andere Art und Weise geschehen, z. B. elektromagnetisch mit drehzahlabhängiger Steuerung oder es wird der den Spritzbeginnverstellkolben 16 steuernde Druck mit Hilfe eines Magnetsteuerventils 29 drehzahlabhängig eingestellt. Dabei können auch noch andere Betriebsparameter wie die Temperatur der Brennkraftmaschine oder Kriterien einer optimalen Pumpenkolbenförderrate durch Auswahl eines bestimmten einspritzwirksamen Teils der Nockenerhebungskurve berücksichtigt werden. Solche Steuerungen sind bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben werden.

Je nach Schaltstellung des Ventilschließglieds des Magnetventils wird also der Pumpenarbeitsraum zum Saugraum 8 hin entlastet oder verschlossen. Zu Beginn des Pumpenkolbenförderhubs ist das Magnetventil in Schließstellung, so daß mit Pumpenkolbenförderhubbeginn auch Kraftstoff unter Hochdruck zu den einzelnen Einspritzstellen gefördert werden kann. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Magnetventil geöffnet. Ab diesem Punkt bricht der Hochdruck im Pumpenarbeitsraum 6 zusammen und der restliche vom Pumpenkolben geförderte Kraftstoff wird bis zur Erreichung des oberen Totpunkts über die Entlastungsleitung 28 in den Pumpensaugraum 8 eingebracht. Obwohl im ausgeführten Beispiel eine Füllung des Pumpenarbeitsraumes über die Füllängsnuten 23 vorgesehen ist, kann der Pumpenarbeitsraum auch über die Entlastungsleitung 28 bei geöffnetem Magnetventil 7 gefüllt werden. Dazu bleibt nach Beendigung des einspritzwirksamen Hubs des Pumpenkolbens das Magnetventil geöffnet, bis der Pumpenkolben wieder seinen unteren Totpunkt erreicht hat.

In Weiterbildung weist der Pumpenkolben innerhalb einer Ringnut 30 einen Bund auf, der als bewegliche Marke 31 eines Hubstellungsgebers des Pumpenkolbens dient. Ringnut und Marke bleiben während der Pumpenkolbenbewegung stets innerhalb der Innenbohrung 4. In der Wand der Hülse 3 ist ein Durchbruch 33 im Arbeitsbereich der Marke 31 vorgesehen, und es ist in den Durchbruch 33 der andere Teil des Hubstellungsgebers 32 eingesetzt in Form eines Feldplattengebers 35. Dieser ragt aus einem Steuergerät 36 enthaltenden Gehäuseteil 37 durch eine begrenzende Wand 39 in den Saugraum 8 hinein bis in den Durchbruch 33. Der Hubstellungsgeber kann natürlich auch mit einem anderen ortsfesten den Durchgang der Marke 31 erfassenden Geberelement versehen werden. Dieses Geberelement ist vorzugsweise einstellbar, so daß eine gewünschte Zuordnung des Auftretens eines Ausgangssignals des Hubstellungsgebers 32 zur Nockenerhebungskurve bzw. Pumpenkolbenhubkurve eingestellt werden kann. Mit Hilfe dieses Hubstellungsgebers wird das Magnetventil 7 zur Bestimmung der pro Pumpenkolbenhub zu den Einspritzdüsen geförderten Kraftstoffmenge gesteuert.

Wie ausgeführt wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Schließdauer des Magnetventils 7 bestimmt. Insbesondere bei Verwendung von Rechnern ist es dabei vorteilhaft, wenn das Magnetventil zeitgesteuert durch das Steuergerät 36 gesteuert werden kann. Fig. 2 zeigt bei solchen Steuerungen auftretende Schwierigkeiten bezüglich der Genauigkeit der Kraftstoffzumessung. Üblicherweise ist das Steuergerät 36 so aufgebaut, daß es aus für den Betrieb und die Verbrennung der Brennkraftmaschine relevanten Parametern bzw. Betriebsparametern ein Sollsignal für die einzuspritzende Kraftstoffmenge erzeugt und dieses Sollsignal mit der Istkraftstoffeinspritzmenge vergleicht. Dieses Sollsignal wird in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last und auch unter Berücksichtigung anderer Parameter erzeugt. Bei einer Zeitsteuerung wird dabei im Rechner des Steuergeräts die ablaufende Zeit nach Schließen des Magnetventils 7 bzw. nach Spritzbeginn gemessen und mit einer Sollzeit der Schließdauer verglichen, bei deren Erreichen das Magnetventil wieder geöffnet wird. Dabei liegt vor Beginn der Einspritzung der Einspritzmengensollwert fest. Wenn jedoch zwischen Bestimmung des Sollwertes und dem Ende der Einspritzphase sich die Drehzahl ändert, so hat der Pumpenkolben innerhalb der vorgegebenen Sollzeit am Ende der Einspritzung je nach Drehzahlzunahme oder -abnahme einen größeren oder kleineren Pumpenkolbenhub ausgeführt. Da letztlich der Pumpenkolbenhub auf die Kraftstoffeinspritzmengenförderung unmittelbar eingeht, bedeutet das, wie in Fig. 2 dargestellt, bei einer Drehzahlsteigerung während der Einspritzphase eine um ΔQ höhere Einspritzmenge entsprechend der dann erreichten höheren Drehzahl N1. Bei sinkender Drehzahl wird die Einspritzmenge um ΔQ′ gekürzt. Dementsprechend liegt je nach Drehzahlentwicklungstendenz eine Mitkopplung vor. Die Erhöhung der Einspritzmenge um ΔQ führt wiederum zur Drehzahlzunahme, so daß das System leicht außer Kontrolle gerät bzw. ins Schwingen gerät.

Je früher die Drehzahl im Steuergerät zur Ermittlung der Sollöffnungszeit des Magnetventils abgerufen wird um so größer ist also der dynamische Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge.

Erfindungsgemäß wird dieser Fehler vernachlässigbar klein gehalten, dadurch, daß die Schließzeit anhand eines Istdrehzahlsignals gesteuert wird, das unmittelbar vor Einspritzbeginn ermittelt ist. Aus Fig. 3 erkennt man die Zuordnung des vom Hubstellungsgeber abgegebenen Steuersignals zur Pumpenkolbenerhebungskurve. Dieses Signal tritt kurz vor Ende des Saughubes des Pumpenkolbens bzw. Erreichen des unteren Totpunktes des Pumpenkolbens auf, und zwar in einer Hubgrößenordnung, die dem Vorspannhub des Pumpenkolbens entspricht, der nötig ist, um aus dem unteren Totpunkt (UT) heraus das im Pumpenarbeitsraum befindliche Kraftstoffvolumen auf den Einspritzdruck zu bringen. Allgemein gesagt, es soll das Hubsignal bei möglichst kleinen Hüben des Pumpenkolbens ab UT liegen. Beim ersten Durchgang der Marke 31 am Hubstellungsgeber 32 wird am Ende des Saughubs des Pumpenkolbens also ein Steuersignal im Punkt M′ erzeugt. Nach einer kurzen Rast im unteren Totpunkt beginnt der Pumpenkolben seinen Förderhub und es wird vom Hubstellungsgeber 32 im Punkt M ein zweites Signal erzeugt beim Durchgang der Marke 31 am Feldplattengeber 35. Es liegt hier dieselbe Hubstellung des Pumpenkolbens vor. Vom Steuergerät 36 wird die zwischen dem Auftreten des Signals an der Stelle M′ bis Auftreten des Signals an der Stelle M verstreichende Zeit erfaßt. Diese Laufzeit sei mit T₀ bezeichnet. Andererseits ist im Steuergerät der Drehwinkelabstand ϕ₀ zwischen dem Punkt M′ und M gespeichert. Aus den Werten T₀ und ϕ₀ im Beispiel von der Größe von 20°, läßt sich nun die im Bereich dieses Fensters zwischen den Punkten M′ und M momentan bestehende Drehzahl errechnen. Mit dieser Drehzahl kann nun die Zeit T_q ermittelt werden, über die das Magnetventil geschlossen bleiben muß, um die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge zur Einspritzung gelangen zu lassen. Vom Steuergerät wird in üblicher Weise mit Hilfe der momentanen Drehzahl entsprechend dem Lastwunsch oder der gewünschten Drehzahl ein Sollwert der Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt und als Drehwinkel ϕ_q errechnet, über welchen der Pumpenkolben entlang der Nockenflanke seinen Pumpenkolbenförderhub einspritzwirksam ausführt. Dem Winkel ϕ_q ist geometrisch entsprechend der Nockengestaltung ein entsprechender Pumpenkolbenhub und damit eine bestimmte Kraftstoffmenge zugeordnet. Diese Zuordnung ist im Kennfeld des Steuergerätes abgespeichert. Dieser Drehwinkel ϕ_q wird nun aber durch ein Zeitsignal T_q dargestellt, das die Dauer des einspritzwirksamen Schließens des Magnetventils repräsentiert. Diese Zeit T_q wird errechnet aus der Zeit T₀ durch Multiplikation mit ϕ_q/ϕ₀.

Verfahrensmäßig sieht die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge also so aus. Über einen in der Fig. 1 nicht dargestellten Drehzahlgeber bekannter Art, der z. B. als Segmentradgeber ausgebildet sein kann, wird in der Rechenzeit T_R die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe bzw. der Brennkraftmaschine ermittelt. Mit diesem Drehzahlsignal wird im Steuergerät 36 der Solldrehwinkel ϕ_q ermittelt. Durch ein erstes Signal an der Stelle M′ wird nun im Steuergerät 36 ein Zeitzähler gesetzt, der durch ein zweites Signal an der Stelle M wieder gestoppt wird. Zugleich wird ein Zähler für den Ablauf der Zeit T_q gesetzt und das momentane Zählergebnis mit dem inzwischen aus T₀ und ϕ_q ermittelten Sollwert verglichen. Erreicht T_q diesen Sollwert, so wird das Magnetventil 7 wieder geöffnet. Man kann auf diese Weise den Drehzahlfehler sehr klein halten. Ab dem Punkt M erfolgt nach einem Vorhub bis zu diesem Punkt die Einspritzung. Sollte der benötigte Vorhub jedoch von diesem Punkt abweichen, so kann dies im Kennfeld zur Ermittlung des Winkels ϕ_q berücksichtigt werden.

Bei sehr kleinen Einspritzmengen und gleichzeitig hohen Drehzahlen kann es jedoch sein, daß die Rechenzeit zur Ermittlung von T_q zusammen mit der Schaltzeit des Magnetventils größer wird als die benötigte Schließdauer des Magnet T_q. In diesem Fall wird T_q vom vorhergehenden Pumpenkolbenarbeitstakt gespeichert und nach Auftreten des zweiten Signals im Punkte M ausgezählt. In diesem Fall ergibt sich eine gewisse Mitkopplung im dynamischen Betrieb, die jedoch wegen der hohen Drehzahl noch relativ klein ist.

Im Zusammenhang mit Fig. 4 wird der Abgleich der Kraftstoffeinspritzmenge erläutert. Mit der nicht durchgezogenen Linie V ist die Lage des ersten bzw. zweiten Signals bei einem voreingestellten Hubstellungsgeber 32 gekennzeichnet. Das zweite Signal hat dabei einen Drehwinkelabstand von ϕ_0V vom ersten Signal. Wird dann die anhand der Daten des Kennfeldes eingesteuerten Vollasteinspritzmenge FEv zu klein, so muß der Hubstellungsgeber 32 verstellt werden. Diese Verstellung ist durch die durchgezogene Linie A gekennzeichnet, bei der das Winkelfenster zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal ϕ₀* beträgt. Die Verschiebung der Relativbewegung der Marke 31 zum Feldplattengeber erfolgt dabei so lange, bis mit ϕ₀* das gewünschte Förderende FE bzw. die gewünschte Vollasteinspritzmenge erreicht wird bei konstant gehaltenem Drehwinkel ϕ_{q 0} bzw. T_{q 0}. Bei einer zum oberen Totpunkt des Pumpenkolbens hin verschobenen Marke beginnt die Zeitauszählung ab dem zweiten Signal im Punkt M um einen Angleichwinkel ϕ_A später als zuvor, und entsprechend später kommt es zum Wiedereröffnen des Magnetventils bei Förderenden FE. Durch diese Verschiebung hat sich allerdings der Winkel ϕ_0V zu ϕ₀* verändert. Dieser Winkel läßt sich nun leicht durch einen besonderen Rechenvorgang bei konstanter Drehzahl ermitteln, indem die Umlaufzeit zur Durchlaufzeit über den Winkel ϕ₀* ins Verhältnis gesetzt wird. Der dann ermittelte Winkelwert wird vom Steuergerät gespeichert und der Steuerung der Magnetventilschließdauer in der Folge zugrundegelegt. Bleiben Die Kennfelddaten in der ursprünglichen Form erhalten, so wird der ausgegebene Sollwert ϕ_q mit einem Korrekturfaktor K = ϕ₀*/ϕ₀_soll korrigiert, wobei ϕ₀_soll der bestimmte Winkel ϕ₀ ist, der der Eingabe ins Kennfeld für ϕ_q zugrunde gelegt war.

Eine zweite Möglichkeit des Abgleiches bei den hier vorgeschlagenen Verhältnissen besteht darin, daß zur Einstellung der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge bzw. Förderdauer in einem bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, d. h. zum Abgleich, die Marke 32 ebenfalls verschoben wird, bis die gewünschte Menge bzw. das gewünschte FE erreicht ist. Nur wird hier der vom Steuergerät vorgegebene Sollwert für den Betriebspunkt ϕ_q unverändert übernommen und konstant gehalten. Nach Abschluß des Abgleichvorgangs wird der neue Drehwinkelabstand ϕ₀′ aus dem vorbekannten Verhältnis a des Solldrehwinkels ϕ_q zum Drehwinkelabstand ϕ₀ ermittelt. Es war ϕ_q = a · ϕ₀, während nach dem Abgleich ϕ_q=a · ϕ₀′ ist. Der so ermittelte Wert wird der weiteren Berechnung der Schließdauern T_q in anderen Betriebspunkten zugrunde gelegt. Bei dieser Art des Abgleiches ist von Vorteil, daß eine lernende Erfassung des Drehwinkelabstandes nicht vorgesehen zu werden braucht. Die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge ist dabei sehr empfindlich.

Bei Kraftstoffeinspritzpumpen der beschriebenen Art kann es vorkommen, daß sich der Pumpenkolben durch Verschleiß grundsätzlich nach unten verschiebt, so daß bezogen auf eine ursprüngliche Stellung der Hubmarke 31 bei einem bestimmten Drehwinkel diese Marke nun verschoben wird. Dies entspricht einer Verstellung des Hubstellungsgebers von der anderen Seite her. Durch diese Drift kann es zu einem Zumeßfehler kommen, da nunmehr das Auftreten des ersten und zweiten Signals zu einem dem unteren Totpunkt höheren Hub bezogen auf die Lage des Feldplattengebers erfolgt. Das Winkelfenster ist nun als ϕ₀_D größer als das ursprünglich eingestellte Winkelfenster ϕ₀. Der ganze Vorgang ähnelt dem zuvor beschriebenen Abgleich. Vorteilhafterweise kann nun ähnlich, wie es beim Abgleich der Fall war, mit Hilfe des Steuergeräts in regelmäßigen Abständen bei konstanter Drehzahl der Istwinkel ϕ₀_D des Fensters zwischen dem ersten und dem zweiten Signal errechnet werden und dann der weiteren Berechnung der Steuerzeit T_q zugrundegelegt werden. Der neu ermittelte Winkel ϕ₀_D wird abgespeichert und es kann die Änderung zur Voreinstellung ermittelt werden. Aus dieser Änderung kann ein Korrekturfaktor K = ϕ₀_D/ϕ₀_soll für den vom Steuergerät ermittelten Solldrehwinkel ϕ_q gebildet werden. Genauso wie dies auch beim Abgleich durchgeführt wird. Zugleich hat sich durch die Verschiebung nach oben ein späteres Einspritzende ergeben bzw. eine größere Vollasteinspritzmenge FE, so daß der Winkel ϕ₀_D ferner noch durch Addition des halben Werts der Differenz zwischen ϕ₀ und ϕ₀_D verkleinert werden muß, um dasselbe Förderende wie ursprünglich zu erreichen. Der um die Korrekturfaktoren korrigierte Wert ϕ_q wird nun mit der über die Laufzeit zwischen erstem Signal und zweitem Signal ermittelten Zeit T₀D multipliziert und durch den Winkel ϕ₀D dividiert. Aufgrund der Korrekturfaktoren erhält man dann die gewünschte Schließdauer des Magnetventils bzw. gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge. Diesen Vorgang kann das Steuergerät ausführen, ohne daß der Feldplattengeber bzw. der Hubstellungsgeber 32 verstellt werden muß.

Mit dem hier beschriebenen Verfahren läßt sich auf lernende Weise die Einspritzung gewünschter, in einem Kennfeld abgespeicherter Kraftstoffeinspritzmengen im Verhältnis zu bestimmten Betriebsparametern sehr genau steuern.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, deren von einem hin- und hergehend angetriebenen Pumpenkolben eingeschlossener Pumpenarbeitsraum außer mit einer Kraftstoffeinspritzleitung (20) über eine ein von einer elektrischen Steuereinrichtung (36) elektrisch gesteuertes Ventil (7) enthaltenen Entlastungsleitung (28) mit einem Kraftstoffraum niedrigen Druckniveaus verbindbar ist, wobei die zur Einspritzung kommende Kraftstoffmenge durch die Dauer bestimmt wird, während der das elektrisch gesteuerte Ventil (7) geschlossen und während der der Pumpenkolben (9) unter Hochdruck, bestimmt durch den Hubverlauf eines ihn antreibenden Antriebsnocken (9) Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum (6) in die Kraftstoffeinspritzleitung (20) fördert, wobei ein die Schließdauer des elektrisch gesteuerten Ventils ermittelnder Rechenvorgang von einem Hubstellungsgeber (32) bei jedem Pumpenkolbenarbeitstakt ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch gesteuerte Ventil spätestens im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens geschlossen wird und daß mit dem Hubstellungsgeber bei einem bestimmten, einem kleineren Hub als dem kleinsten einspritzwirksamen Pumpenkolbenförderhub entsprechenden Hub des Pumpenkolbens, jeweils kurz vor Ende des Saughubs des Pumpenkolbens ein erstes Signal (M′) und bei Wiedererreichen der Hubstellung entsprechend dem ersten Signal (M′) ein zweites Signal (M) erzeugt wird und mit dem ersten Signal (M′) eine Einrichtung zur Errechnung einer auf den bestimmten Drehwinkelabstand (ϕ₀) zwischen erstem Signal (M′) und zweitem Signal (M) bezogene Laufzeit (T₀) gestartet wird und mit dem zweiten Signal (M) die Errechnung der Laufzeit (T₀) und eine Multiplikation der ermittelten Laufzeit (T₀) mit dem Quotienten eines einspritzmengenförderwirksamen Solldrehwinkels (ϕ_q), der dem momentanen aus Betriebsparametern ermittelten Kraftstoffeinspritzmengenbedarf entspricht, durch den bestimmten Drehwinkel (ϕ₀) ausgelöst wird und eine Zeitsteuerung gestartet wird, die das Produkt der vorstehenden Multiplikation als Schließdauer (T_q) des elektrisch gesteuerten Ventils auszählt und das elektrisch gesteuerte Ventil am Ende dieser Schließdauer aufsteuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das erste Signal (M′) das Schließen des elektrisch gesteuerten Ventils (7) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit (T₀) gespeichert wird und bei Schließdauerlängen (T_q), die kleiner als die Summe der durch das zweite Signal (M) gestarteten Rechenzeit und der Schaltzeit des elektrisch gesteuerten Ventils (7) sind, die beim vorhergehenden Förderhub des Pumpenkolbens ermittelte Schließdauer (T_q) zur Steuerung des elektrisch gesteuerten Ventils (7) übernommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Istkraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzpumpe auf eine Sollkraftstoffeinspritzmenge der Hubstellungsgeber derart verstellbar ist, daß das erste Signal und das zweite Signal zu einem anderen Pumpenkolbenhub auftreten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubstellungsgeber (32) zum Abgleich bei konstantgehaltener Schließzeitdauer (T_q) ab Auftreten des zweiten Signals verschoben wird, bis die Istkraftstoffeinspritzmenge gleich der Sollkraftstoffeinspritzmenge für einen bestimmten Betriebszustand ist und aus dem neuen Drehwinkelabstand (ϕ_0*) des ersten Signals vom zweiten Signal nach Abgleich und dem ursprünglich bei der Festlegung von dem Solldrehwinkel (ϕ_q) zugrundegelegten Drehwinkelabstand (ϕ_{0 soll}) ein Korrekturfaktor K = ϕ_0*/ϕ_{0 soll} gebildet wird, um welchen bei der Rechnung der Schließdauer (T_q) der Solldrehwinkel (ϕ_q) oder die Laufzeit (T_0*) entsprechend dem neuen Drehwinkelabstand (ϕ_0*) korrigiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Änderung des durch den Hubstellungsgeber ermittelten Pumpenkolbenhubs die Laufzeit (T_0*) bei konstant gehaltener Drehzahl ermittelt und durch Division durch die Gesamtumlaufzeit der bestimmte Drehwinkel (ϕ_0*) ermittelt wird, der nunmehr der weiteren Berechnung der Schließdauer (T_q) des elektrisch gesteuerten Ventils (7) zugrundegelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubstellungsgeber (32) zum Abgleich der Kraftstoffeinspritzmenge in einem bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bei konstant gehaltenem Solldrehwinkel (ϕ_q) so lange verschoben wird, bis die Kraftstoffeinspritzmenge den gewünschten Sollwert erreicht hat und aus dem vorbekannten Verhältnis (a) des Drehwinkelabstandes (ϕ₀) zum Solldrehwinkel (ϕ_q) vor Abgleich als Produkt von Drehwinkelabstand (ϕ₀) und Verhältnis (a), ϕ₀ · a, der neue Drehwinkelabstand (ϕ₀) nach Abgleich ermittelt und der Berechnung der einzelnen Schließdauern (T_q) zugrundegelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen die Istlaufzeit (T_0D) ermittelt wird, der bestimmte Drehwinkel (ϕ_0D) errechnet und bei Abweichung von dem zuvor gespeicherten bestimmten Drehwinkel (ϕ₀) ein Korrekturfaktor K = ϕ_0D/ϕ₀) gebildet wird, mit dem der Solldrehwinkel (ϕ_q) oder die Laufzeit (T_0D) entsprechend dem neuen bestimmten Winkel (ϕ_0D) multipliziert wird, von welchem Ergebnis ferner die halbe Differenz des neuen bestimmten Winkels (ϕ_0D) und dem zuvor gespeicherten Winkel (ϕ₀) subtrahiert wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem mit dem Pumpenkolben (5) bewegten Teil eine Marke (31) angebracht ist, die mit einem Hubstellungsgeberteil (32) zusammenarbeitet, der ortsfest aber bezüglich des Erfassungshubpunktes der Hubmarke (31) verstellbar in der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (31) ein Ringelement am Pumpenkolben ist und der Hubstellungsgeberteil ein Differentialsensorelement (35) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement innerhalb eines den Pumpenkolben (5) führenden Führungszylinders (3) liegt und das Differentialsensorelement (35) am Führungszylinder (3) befestigt ist.