DE4140711A1 - Verfahren zum einspritzen von kraftstoff fuer eine mehrzylinder-brennkraftmaschine und kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere für einen Mehrzylinder-Dieselmotor, sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung hierfür.

Bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, werden betriebliche Schwingungen und Geräusche verursacht, wenn das Motor-Ausgangsdrehmoment beträchtlichen Schwankungen unterliegt.

Daher sind bisher Kraftstoffeinspritzsysteme vorgeschlagen worden, die in der Lage sind, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Betriebszustand des Motors zu steuern, wobei hierfür mechanische Einrichtungen vorgesehen sind.

Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung durch mechanische Mittel bedingt jedoch eine bestimmte Ansprechverzögerung zwischen der Erfassung des Betriebszustandes des Motors und der Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung. Daher haben sich herkömmliche Kraftstoffeinspritzsysteme und -verfahren bisher nicht als ausreichend erwiesen, um tatsächlich zu verhindern, daß das Ausgangsdrehmoment beträchtlichen Schwankungen unterliegt.

Da diese Schwankungen aus den Drehzahlunterschieden zwischen der Kurbelwellendrehzahl der einzelnen Zylinder des Mehrzylinder-Verbrennungsmotors begründet sind, geht das Bestreben dahin, durch Verringerung der kurbelwinkelabhängigen Drehzahldifferenzen in bezug auf die Kurbelwellendrehzahl zwischen den einzelnen Zylindern, Ausgangsdrehmomentschwankungen zu verringern. Hierzu wurde bereits vorgeschlagen, mit Hilfe einer Impulszählereinrichtung, die mit der Kurbelwelle verbunden ist, für jeden Zylinder den Zeitraum zu erfassen, den die Kurbelwelle benötigt, um einen bestimmten, für alle Zylinder gleichen Kurbelwinkelbereich zu überstreichen und in Abhängigkeit von den hierbei erfaßten Zeitwerten unter Vergleich mit einem Referenzwert die Einspritzdauer jedes Einspritzventiles jedes Zylinders zu steuern, derart, daß eine Verringerung der kurbelwinkelabhängigen Drehzahldifferenzen der Kurbelwelle zwischen den einzelnen Zylindern erreicht wird. Als Zielgröße kann hierbei sowohl eine maximale oder minimale wie auch mittlere Drehzahl der Kurbelwelle dienen (P 41 04 742). Eine derartige Steuerung ist jedoch sehr aufwendig und erfordert für jeden Zylinder die Berechnung von Proportionalitäts- und Integrationselementen zur Ermittlung eines Steuersignales für das jeweilige Einspritzventil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern, derart, daß zur Verminderung von Leistungsschwankungen des Motors die Kurbelwellengeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den einzelnen Zylindern über einen bestimmten Kurbelwinkelbereich verringert und möglichst aneinander angeglichen werden, wobei der steuerungstechnische Aufwand vermindert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurbelwellengeschwindigkeit eines Zylinder oder ein berechneter Referenzwert als Standard- oder Zielkurbelwellengeschwindigkeit bestimmt wird, daß derjenige Zylinder ermittelt wird, dessen Kurbelwellengeschwindigkeit über den entsprechenden Kurbelwinkel die größte Differenz zu der Standardkurbelwellengeschwindigkeit aufweist und diese, die größte Abweichung von der Standardkurbelwellendrehgeschwindigkeit aufweisende Kurbelwellengeschwindigkeit des betreffenden Zylinders dadurch gesteuert wird, daß die Kraftstoffeinspritzung (Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder -dauer und/oder -menge in Verbindung mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite des Einspritzventiles) für einen diesem Zylinder hinsichtlich seines Verbrennungstaktes zeitlich voraus liegenden anderen Zylinders in einem nächsten Taktzyklus erfolgt. Ein Taktzyklus entspricht 2 Umdrehungen der Kurbelwelle.

Auf diese Weise kann eine wesentlich einfachere Steuereinrichtung sowie ein unkomplizierteres Steuerregime erreicht werden, da jeweils nur noch die Kurbelwellengeschwindigkeitsschwankung desjenigen Zylinders mit der größten Abweichung vom Zielwert gesteuert wird, und zwar durch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung des im Arbeitstakt unmittelbar vorauseilenden Zylinders, um auf diese Weise die Kurbelwellengeschwindigkeit für den gesteuerten Zylinder zu erhöhen oder zu vermindern, bis die Abweichung der in Richtung auf die Standardkurbelwellendrehgeschwindigkeit gesteuerten Kurbelwellengeschwindigkeit des betreffenden Zylinders geringer ist als diejenige eines anderen Zylinders, so daß dann die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit dieses anderen Zylinders im Hinblick auf die Standardkurbelwellendrehgeschwindigkeit durch entsprechende Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung des diesem taktmäßig voreilenden Zylinders gesteuert wird. Auf diese Weise wird sequentiell eine Anpassung der Kurbelwellengeschwindigkeit für sämtliche Zylinder an die Standard-Kurbelwellendrehgeschwindigkeit des ausgewählten Referenzzylinders erreicht.

Weitere, bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind in den übrigen Unteransprüchen dargestellt.

Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere einen Mehrzylinder-Dieselmotor, mit einem Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder, einer Kraftstoffzuführungs- und -druckbeaufschlagungseinrichtung sowie eine Steuereinrichtung für die Betätigung der Kraftstoff-Einspritzventile, insbesondere zur Durchführung des obigen Verfahrens, zeichnet sich dadurch aus, daß die Drehzahl-Erfassungseinrichtung eine Impulseinrichtung mit einem Zeitgeberzahnrad ist, das der Anzahl der Zylinder entsprechende Erfassungsbereiche aufweist, die aus einer in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten, für jeden Zylinder gleichen Anzahl von Impulsgeberzähnen besteht, die mit zumindest einem Drehzahlsensor zusammenwirken.

Die Erfindung ermöglicht eine beträchtliche Vereinfachung der steuerungstechnischen Einrichtungen zur Verringerung der Drehgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle zwischen den einzelnen Zylindern, indem nicht mehr jeder Zylinder sofort und unmittelbar hinsichtlich seiner Kraftstoffeinspritzung zur Anpassung der jeweiligen Kurbelwellengeschwindigkeit jedes Zylinders an einen Referenzwert gesteuert wird, sondern nur noch ein Zylinder jeweils als gesteuerter Zylinder aufgrund seiner maximalen Kurbelwellengeschwindigkeitsabweichung von einem vorzugsweise im Leerlauf ermittelten Standardwert als Steuerungsobjekt ausgewählt und in einem Folgezyklus durch Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung, die für einen anderen, dem gesteuerten Zylinder hinsichtlich des Verbrennungstaktes vorangehenden Zylinder beeinflußt wird, eine Steuerung der Kurbelwellengeschwindigkeit erfolgt, so daß eine allmähliche Angleichung der Kurbelwellengeschwindigkeitsdifferenzen der Zylinder untereinander auf dem Wege der Annäherung an eine, vorzugsweise der tatsächlichen Kurbelwellengeschwindigkeit eines der Zylinder im Leerlauf entsprechenden Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit erfolgt. Hierbei kann sowohl der Beginn der Kraftstoffeinspritzung des jeweils hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzung unmittelbar beeinflußten Zylinders oder eine Steuerung des Endes der Kraftstoffeinspritzung wie auch eine Veränderung der Öffnungsweite des Einspritzventiles einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere bei Vergrößerung der zuzuführenden Kraftstoffmenge, erfolgen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung für einen Vierzylindermotor (Dieselmotor) im Leerlauf,

Fig. 2 eine Impulsdauer der Kraftstoffeinspritzung im Leerlauf des Verbrennungsmotors nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzmenge für eine Angleichung der Kurbelwellengeschwindigkeit eines Zylinders nach dem Verfahren gemäß Fig. 1,

Fig. 4(a) bis (c) Diagramme für die Antriebsimpulse für ein Kraftstoffeinspritzventil und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung für verschiedene Motorbetriebsbedingungen,

Fig. 5(a) bis (c) den Ventilhub des Kraftstoffeinspritzventiles während der Kraftstoffeinspritzzeit T für verschiedene Motorbetriebszustände entsprechend denjenigen in den Fig. 4(a) bis (c),

Fig. 6, 7 und 8 vergrößerte Teil-Querschnittsdarstellungen durch den vorderen Düsenabschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse in einem geschlossenen (Fig. 6, teilweise geöffneten), (Fig. 7, vollständig geöffneten) Zustand,

Fig. 9 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe und deren Verbindung zu einer Kraftstoffeinspritzdüse,

Fig. 10 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung durch die Einspritzdüse nach Fig. 9,

Fig. 11 ein Zeitgeberzahnrad sowie einen Kurbelwellengeschwindigkeits- bzw. Drehzahlsensor, der eine Impulseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 bilden,

Fig. 12 eine schematische Teildarstellung des Zeitgeber-Zahnrades nach Fig. 9 zur Ermittlung der Beziehung zwischen der Zahl der Zähne des Zeitgeber-Zahnrades und des durch die Zähne repräsentierten Kurbelwinkels,

Fig. 13 eine schematische Darstellung für ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Verminderung der Kurbelwellengeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Zylindern eines Vierzylindermotors, ähnlich demjenigen in Fig. 1, jedoch bei Belastung des Motors und für alle Zylinder des Motors, wobei dieses Ausführungsbeispiel speziell für einen Vierzylinder-Dieselmotor zur Verminderung des Rußausstoßes vorgesehen ist,

Fig. 14 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens nach Fig. 13,

Fig. 15 ein weiteres, modifiziertes Ablaufdiagramm für das Verfahren gemäß Fig. 13, ähnlich demjenigen in Fig. 14, das jedoch die Steuerung in Richtung einer Verlängerung der Einspritzdauer im Vergleich zu Fig. 14 nicht aufweist,

Fig. 16(a) und Fig. 16(b) eine Impulsdauer der Kraftstoffeinspritzung für das Verfahren nach Fig. 13 für unterschiedliche Motorbetriebszustände,

Fig. 17 ein Ablaufdiagramm zur Entscheidung über den Einspritzbeginn der Kraftstoffeinspritzung nach den vorgenannten Verfahren, und

Fig. 18 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Beziehung zwischen dem durch den Drehzahlsensor erfaßten Impuls entsprechend einem bestimmten Kurbelwinkel sowie einem Antriebsimpuls für das Kraftstoffeinspritzventil.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, wobei der Steuerungseinfluß auf verschiedene Parameter in den weiteren Figuren einschließlich der Kraftstoffeinspritzeinrichtung selbst erläutert wird.

Fig. 1 verdeutlicht schematisch ein Ausführungsbeispiel des Steuerungsverfahrens zur Verringerung der Kurbelwellengeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den einzelnen Zylindern eines Vierzylinder-Dieselmotors, dessen Zylinder 1, 2, 3, 4 in Fig. 1 mit 6a-6d bezeichnet sind. Das in Fig. 1 dargestellte Steuerverfahren für die Annäherung der Kurbelwellengeschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen Zylindern 6a-6d betrifft eine Steuerung im Leerlauf des Motors, wobei ein zugehöriges Ablaufdiagramm in Fig. 3 dargestellt ist.

Grundsätzlich wird zur Erfassung der Kurbelwellendrehzahl bzw. der Kurbelwellengeschwindigkeit für jeden Zylinder ein Impulsgabesystem mit einem Zeitgeber-Zahnrad 80, das nachfolgend noch erläutert wird, verwendet, wobei für jeden Zylinder eine gleiche Anzahl von Zähnen 82 des Zeitgeber-Zahnrades 80 (und damit von Impulsen) vorgesehen ist, und durch Erfassung der Zeitdauer, die der jeweilige Erfassungsabschnitt 81a-81d mit einer bestimmten Zahl von Zähnen 82 (s. Fig. 12) benötigt, um einen bestimmten Kurbelwinkel zu durchmessen, auf die jeweils zylinderspezifische Kurbelwellengeschwindigkeit geschlossen wird.

Das Zeitgeber-Zahnrad 80 ist mit der Kurbelwelle über ein Untersetzungsgetriebe verbunden, so daß 2 Umdrehungen der Kurbelwelle zu einer Umdrehung des Zeitgeber-Zahnrades 80 führen.

Auf diese Weise wird die Erfassung der zylinderspezifischen Kurbelwellengeschwindigkeit, die für einen jeweiligen Kurbelwinkel in Richtung verringerter Schwankungsbreite gesteuert werden soll, durch eine Zeitsteuerung ersetzt, indem die Zeitdauer, die jeder, einen Zylinder repräsentierende Erfassungsabschnitt 81a-81d des Zeitgeber-Zahnrades 80 zum Durchmesser des gleichen Kurbelwinkels benötigt, erfaßt und als Maß für die jeweilige Kurbelwellengeschwindigkeit verwendet wird.

In Fig. 1 ist die Kurbelwellengeschwindigkeit des ersten Zylinders 6a als Referenz- oder Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit festgelegt worden, an die sich, bezogen auf einen jeweiligen Kurbelwinkel, die Kurbelwellengeschwindigkeiten des zweiten bis vierten Zylinders 6b-6d annähern sollen.

Es ist jedoch auch möglich, zunächst die Zeitdauer zu berechnen, die bei einer richtigen Leerlaufdrehzahl R1 von einer bestimmten, vorgegebenen Anzahl von Zähnen 82 des Zeitgeber-Zahnrades 80 benötigt wird, um diese Zeitdauer als die zielgebende Standard-Zeitdauer, die einer Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit (Referenzwert) entspricht, als Zielgröße der Steuerung zu verwenden.

Im Anschluß daran wird eine Zeitdauer T₀ bestimmt (s. Fig. 18) , in der, bezogen auf den entsprechenden Zylinder, eine festgelegte Anzahl von Zähnen 82 erfaßt wird.

Im Anschluß hieran wird unter den so hinsichtlich ihrer Kurbelwellengeschwindigkeit erfaßten Zylindern derjenige festgestellt, dessen Zeitdauer für die Zählung der von den Zähnen 82 des zugehörigen Erfassungsabschnittes 81a-81d herrührenden Impulse am größten ist. In Fig. 1 ist dies der vierte Zylinder 6d, für den die geringste Kurbelwellengeschwindigkeit festgestellt wurde. Dieser vierte Zylinder 6d wird nachfolgend als gesteuerter Zylinder bezeichnet, da dessen, durch die verhältnismäßig lange Zählzeit repräsentierende niedrige Kurbelwellengeschwindigkeit erhöht werden soll.

Nachdem, wie vorbeschrieben, für den vierten Zylinder 6d festgestellt ist, daß dessen Kurbelwellengeschwindigkeit am weitesten entfernt ist von der Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit des ersten Zylinders 6a, wird während der nächsten 2 Umdrehungen der Kurbelwelle die Kraftstoffeinspritzung in den hinsichtlich seines Verbrennungstaktes vorausgehenden dritten Zylinder 6c verändert. Hierzu wird im Schritt 4 in Fig. 3 festgestellt, ob die Zeitdauer für die Erfassung der vorbestimmten Anzahl von Zähnen 82 des Zeitgeber-Zahnrades 80 kürzer ist als die im ersten Schritt berechnete Standard-Zeitdauer bzw. kürzer ist als die der Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit des ersten Zylinders 6a entsprechende Standard-Zeitdauer, oder nicht.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird diese Frage mit NEIN beantwortet, da die Kurbelwellengeschwindigkeit geringer und damit die erfaßte Zeitdauer für den vierten Zylinder 6d größer ist als diejenige für den ersten Zylinder 6a. Demzufolge wird während der nächsten 2 Umdrehungen der Kurbelwelle der vorangehende dritte Zylinder 6c durch eine in den Fig. 9 und 10 gezeigte Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung des dritten Zylinders 6c mit einer größeren Kraftstoffmenge durch Verlängerung der Kraftstoffeinspritzdauer beaufschlagt, um die Kurbelwellengeschwindigkeit des vierten Zylinders 6d zu erhöhen, d. h. die Zeitdauer, die zur Erfassung der durch die Zähne 82 des entsprechenden Erfassungsabschnittes 81d des Zeitgeber-Zahnrades 80 benötigt wird, zu verkürzen.

Wie Fig. 1 verdeutlicht, ist trotz dieses ersten Schrittes im Hinblick auf eine Verringerung maximaler Drehgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle zwischen den Zylindern auch im nächsten Taktzyklus (2 Umdrehungen der Kurbelwelle) die Kurbelwellengeschwindigkeit des vierten Zylinders 6d im Vergleich zu den übrigen Zylindern 6b und 6c noch am größten (und damit die Zeitdauer für die Impulserfassung am längsten), so daß erneut der vierte Zylinder 6d als gesteuerter Zylinder erfaßt und erneut der vorangehende dritte Zylinder 6c als ausgewählter Zylinder beeinflußt wird, dessen Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu einer Erhöhung der Kurbelwellengeschwindigkeit des vierten Zylinders, vorzugsweise durch Verlängerung der Einspritzdauer, beaufschlagt wird. Im dritten Taktzyklus (2 Umdrehungen der Kurbelwelle) erweist sich allerdings dann die sich über mehrere Taktzyklen erstreckende, schrittweise Steuerung zur Annäherung der Kurbelwellendrehgeschwindigkeiten und damit zur Verminderung von Drehzahlschwankungen zwischen den verschiedenen Zylindern als soweit wirksam, daß nunmehr die Zeitdauerdifferenz bzw. Kurbelwellengeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem dritten Zylinder 6c und dem ersten Referenzzylinder 6a am größten ist. Daher wird nun der dritte Zylinder 6c als gesteuerter Zylinder erfaßt und im nächstfolgenden Taktzyklus der vorangehende zweite Zylinder 6d als ausgewählter Zylinder hinsichtlich seiner Kraftstoffeinspritzung beeinflußt. Da in diesem Fall aber die Kurbelwellengeschwindigkeit des dritten Zylinders 6c größer war als die Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit des ersten Zylinders 6a (und damit die Zeitdauer zur Impulserfassung der durch die Zähne 82 im Erfassungsabschnitt 81c ausgelösten Impulse entsprechend kleiner war), ergibt sich im Schritt 4 in Fig. 3 die Antwort JA, so daß die Kraftstoffeinspritzdauer für den ausgewählten zweiten Zylinder 6b verkürzt wird, um die Kurbelwellengeschwindigkeit des dritten Zylinders 6c in Richtung auf die Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit des ersten Zylinders 6a zu vermindern.

Auf diese Weise ist deutlich, daß nacheinander sämtliche Zylinder (in Fig. 1 außer erstem Zylinder 6a) in die Steuerung zur Verminderung der Drehgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle zwischen den Zylindern einbezogen werden, so daß unerwünschte Drehmomentschwankungen des Motors verringert werden.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, kann die Festlegung der Zielgröße (Standard-Zeitdauer bzw. Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit) auch durch eine Berechnung vorgegeben werden und können sämtliche vier Zylinder in die Annäherungssteuerung einbezogen werden.

Fig. 2 verdeutlicht die Möglichkeit, die jeweilige Steuerung der Kraftstoffeinspritzung an den ausgewählten Zylinder zur Beeinflussung der Kurbelwellengeschwindigkeit des gesteuerten Zylinders durch eine entsprechende Verkürzung oder Verlängerung der Einspritzdauer zu erreichen. Vorzugsweise beträgt die mögliche Steuergröße (Verkürzung oder Verlängerung der Einspritzdauer) 2% der vorgesehenen Einspritzdauer, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre. Auf diese Weise wird eine allmähliche, über mehrere Taktzyklen sich erstreckende Annäherungssteuerung der Kurbelwellengeschwindigkeiten der einzelnen Zylinder an die gewünschte Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit bzw. Standard-Zeitdauer bezüglich der Impulszählung erreicht.

Die Zeitdauer, die im Schritt 2 von Fig. 3 für die jeweils zylinderspezifische Erfassung der entsprechenden Impulse benötigt wird, ist in Fig. 18 mit T₀ bezeichnet. 1 Umdrehung des Zeitgeber-Zahnrades 80 entspricht 2 Umdrehungen der Kurbelwelle.

In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogrammes einer Steuereinrichtung für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung jeweils eines unter den vier Zylindern der Brennkraftmaschine ausgewählten Zylinders zur Verringerung der Kurbelwellendrehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen einem nächstfolgenden Zylinder (gesteuerter Zylinder) und einem Standardwert, wie bereits erläutert. Im Schritt 1 des Steuerprogrammes wird als Grundvorgabe der Steuerung die Zeitdauer berechnet, die zur Erfassung einer bestimmten Anzahl von Impulsen des Zeitgeber-Zahnrades 80 bei einer korrekten Leerlaufdrehzahl R1 benötigt wird und diese Zeitdauer wird als Standardzeitdauer der gesamten weiteren Steuerung als Zielgröße zugrundegelegt.

Anschließend wird unter Verwendung des jeweiligen Erfassungsbereiches 81a-81d des Zeitgeber-Zahnrades 80 für jeden Zylinder die Zeitdauer T₀ ermittelt, die jeweils benötigt wird, um die Impulse einer bestimmten Anzahl von Zähnen 82 des Zeitgeber-Zahnrades 80 erfassen, wobei in einem der vorliegenden Ausführungsbeispiele die erfaßte Zähnezahl 4 beträgt und diese einem Kurbelwinkel von 40° entsprechen, wie aus den Fig. 12 und 18 ersichtlich ist.

Im Schritt 3 wird derjenige Zylinder ermittelt, dessen Zeitdauer am weitesten von der im Schritt 1 berechneten Referenzzeitdauer entfernt ist, wobei dies, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Abweichung sowohl in Richtung einer längeren oder kürzeren Zeitdauer in bezug auf die Standard-Zeitdauer sein kann. Dieser Zylinder (in Fig. 1 der vierte Zylinder 6d) wird als hinsichtlich seiner Kurbelwellengeschwindigkeit steuerungsbedürftiger Zylinder angesehen und ist hier stets als gesteuerter Zylinder bezeichnet.

Im Schritt 4 wird sodann geprüft, ob für den gesteuerten Zylinder die im Schritt 2 erfaßte Zeitdauer T₀ größer oder kleiner als die Referenz-Standardzeitdauer ist. Grundsätzlich wird zur Beeinflussung der Kurbelwellendrehzahl des gesteuerten Zylinders die Kraftstoffeinspritzung, insbesondere die Einspritzdauer, für einen anderen Zylinder, dessen Verbrennungstakt demjenigen des gesteuerten Zylinders vorausgeht, in dem nächstfolgenden Taktzyklus beeinflußt, wobei dann, wenn die Zeitdauer für die Impulserfassung bezüglich des gesteuerten Zylinders größer war, im Schritt 5 eine Verlängerung der Kraftstoffeinspritzdauer für diesen anderen Zylinder (ausgewählter Zylinder) eingerichtet wird, während dann, wenn eine kürzere Zeitdauer festgestellt wurde, im Schritt 7 in Fig. 3 eine Verkürzung der Einspritzzeitdauer für den ausgewählten Zylinder eingerichtet wird, um die Kurbelwellengeschwindigkeit des gesteuerten Zylinders zu vermindern.

Das Steuerungsverfahren nach Fig. 3 bezieht sich auf eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei Leerlaufdrehzahl.

Die Fig. 4, 5 und 6 verdeutlichen jeweils die Steuerbetätigungsvorgänge in bezug auf den Antriebsimpuls an ein Kraftstoffeinspritzventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung sowie die Dauer der Kraftstoffeinspritzung bei verschiedenen Lastbedingungen (Fig. 4), während in Fig. 5 der zugehörige Ventilhub gezeigt ist. Die Fig. 4a, 4b und 4c verdeutlichen die Steuerstrategie für die Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von den Motorlastbedingungen. Da bei niedrigen Motordrehzahlen und wenn bei niedriger Belastung nur eine niedrige Kraftstoffeinspritzmenge erforderlich ist (Fig. 4a, Fig. 5a, Fig. 6a), wird sowohl die Magnetspulenwicklung 40 eines in Fig. 10 dargestellten Kraftstoffeinspritzventiles vom Sammelkammertyp angeregt (Antriebsimpuls A) als auch die Magnetspulenwicklung 53 (Antriebsimpuls B) des Kraftstoffeinspritzventiles jeweils über die gesamte Zeitdauer T angeregt.

Fig. 4b zeigt die beiden Antriebsimpulse A, B für die beiden Magnetspulenwicklungen 40 und 53 für den Vollastzustand mit hoher Motorbelastung und hoher Motordrehzahl. In diesem Zustand maximaler Motordrehzahl wird die Magnetspulenwicklung 40 nicht angeregt, der Antriebsimpuls A ist daher Null und nur die in Fig. 10 obere Magnetspulenwicklung 53 wird durch den Impuls B für die Zeitdauer T stromdurchflossen. In diesem Zustand wird das Einspritzventil 26 für die Zeitdauer T in seiner vollständig geöffneten Position maximalen Ventilhubes LH gehalten, um eine maximale Kraftstoffeinspritzung zu erreichen, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge in Fig. 5b und eine Ventilnadelstellung des Kraftstoffeinspritzventiles in Fig. 8 dargestellt ist.

Die Fig. 4c und 5c verdeutlichen ein Kraftstoffeinspritzregime für mittlere Belastungen und mittlere Drehzahlen, die in diesem Motorbetriebsbereich durch vollständige Anregung der oberen Magnetspulenwicklung 53 des in Fig. 10 gezeigten Einspritzventiles durch den Antriebsimpuls B erreicht wird, während gleichzeitig die Anregung der Magnetspulenwicklung 40 für eine veränderliche Zeitdauer E wieder, beendet wird, um so einen anfänglich niedrigen Öffnungsgrad bzw. Ventilhub des Einspritzventiles und für die Zeitdauer E eine volle Öffnung bzw. einen Vollhub LH der Ventilnadel 33 des Einspritzventiles zu realisieren, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge eine Größe erreicht, wie sie durch Fig. 5c verdeutlicht wird Ventilnadelstellung gemäß Fig. 7). Durch veränderliche Einstellung der Zeitdauer E für das Wiederabschalten der Magnetspulenwicklung 40 kann die zu dem ausgewählten Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge exakt gesteuert werden. Auf diese Weise kann eine geeignete Steuerung für die entsprechende Anregung der Steuerwicklungen 40 und 53 des in Fig. 10 dargestellten Kraftstoffeinspritzventiles durch eine Zentralprozessoreinheit 70 verwirklicht werden, wobei die Magnetspulenwicklung 53 des Kraftstoffeinspritzventiles nach Fig. 10 ein Kraftstoff-Entlastungsventil 51 steuert, während die Magnetspulenwicklung 40 eine Anschlagvorrichtung 35, 44 für den Öffnungsweg der Ventilnadel 33 des Kraftstoffeinspritzventiles 26 nach Fig. 10 steuert. In einer typischen Steuerungsform kann die Zentralprozessoreinheit 70 Eingangssignale von einem Drosselsensor sowie einem Motordrehzahlsensor aufnehmen.

Wie die Fig. 6 bis 8 erläutern, weist ein Spitzenabschnitt der Ventilnadel 33 jedes Kraftstoffeinspritzventiles nach Fig. 10 ein konfiguriertes Ende auf, um so die Kraftstoffmenge zu verändern, die in Abhängigkeit von der Position der Ventilnadel 33 in den betreffenden, ausgewählten Zylinder eingespritzt wird. Wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, weist das in einer Ventilöffnung 29 den Vorderabschnitt 34b der Ventilnadel 33 aufnehmende Düsenteil 28 eine Ventilöffnung 29 geneigte, einen Ventilsitz bildende Kegelsitzfläche 36, 37 für das Vorderende der Ventilnadel 33 auf. Dieses Vorderende ist mit einem Zylinderabschnitt 36a sowie mit einem vorauslaufenden zweiten Zylinderabschnitt mit kleinerem Durchmesser versehen, die mit der Düsenöffnung 29 zusammenwirken, um so die Kraftstoffströmung durch einen Ventilspalt S₁ zu steuern. Fig. 6 zeigt die Ventilnadel 33 des Kraftstoffeinspritzventiles in ihrer geschlossenen Stellung, während Fig. 7 die Position für eine geringe Kraftstoffströmung entsprechend einem kleineren Hub LH der Ventilnadel 33 zeigt. In der in Fig. 7 gezeigten Lage ist die Magnetspulenwicklung 40 angeregt, um so den Öffnungsgrad des Einspritzventiles, z. B. auf einen Ventilnadelhub LH gemäß Fig. 5a zu begrenzen. In dieser Lage ist die Düsenöffnung 29 geöffnet, jedoch befindet sich der Abschnitt 36a mit größerem Durchmesser der Ventilnadelspitze noch in einer Lage innerhalb der Düsenöffnung 29, so daß die Kraftstoffströmung und entsprechend die Einspritzmenge beschränkt werden. Der vordere Zylinderabschnitt 36a weist einen Durchmesser R₁ auf, der geringfügig größer ist als der Durchmesser R₂ der Düsenöffnung 29, um einen gesteuerten Strömungsquerschnitt zu schaffen und die Kraftstoffeinspritzmenge zu begrenzen.

Wenn andererseits die Wicklung 40 nicht stromdurchflossen ist (Fig. 4b), kann die Ventilnadel 33 des Kraftstoffeinspritzventiles in die vollständig geöffnete Stellung gelangen, wie in Fig. 8 gezeigt ist, in der der Ventilhub LH seinen Maximalwert erreicht. In dieser Position erstreckt sich nur noch der Vorsprung mit kleinerem Durchmesser in die Düsenöffnung 29 und es wird eine im wesentlichen nicht länger von der Ventilnadelspitze beschränkte Kraftstoffströmung während des Einspritzvorganges vorgesehen.

Fig. 9 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe 1, die für die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird und mit der die Kraftstoffeinspritzdüsen 26 der in Fig. 10 gezeigten Art vom Sammelkammertyp verbunden sind. Eine Antriebswelle 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 nach Fig. 9 ist in einem Gehäuse 2 gelagert und wird durch eine Kurbelwelle 5 des Dieselmotors 4 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben. Die Antriebswelle 3 treibt eine Gerotor-Förderpumpe 7 an, die in dem Gehäuse 2 aufgenommen ist. Die Förderpumpe 7 saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 8 an (s. Fig. 10) und führt den Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffkammer 9, die in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist. Eine Nockenplatte 13 ist mit einem Ende der Antriebswelle 3 über eine Kupplung 12 verbunden. Eine Mehrzahl (vier) von Nockensteuerkurven 14 sind entsprechend der Anzahl der Zylinder des Dieselmotors an einer Endfläche der Nockenplatte 13 ausgebildet und in Kontakt mit einer Mehrzahl von Rollen 15, gelagert in dem Gehäuse über dem ringförmigen Rollenhalter 10.

Wenn die Antriebswelle 3 sich dreht, kommt die Nockensteuerfläche 14 auf der Nockenplatte 13 jeweils abfolgend in Kontakt mit den Rollen 15, so daß der Nockenplatte 13 eine hin- und hergehende Bewegung, deren Hubzahl während einer Umdrehung der Anzahl der Zylinder entspricht, in axialer Richtung erteilt wird. Mit dem Gehäuse 2 ist ein Kolbengehäuse 14 verbunden, das der Nockenplatte 13 zugewandt ist und in dem eine Kraftstoffeinspritzpumpe 17 vom Kolbentyp angeordnet ist, versehen mit einem Zylinder 18, der sich in die Niederdruck-Kraftstoffkammer 9 öffnet. Ein Kolben 19 ist axial gleitbar in dem Zylinder 18 angeordnet und an seinem einen Ende koaxial mit der Nockenwelle 13 verbunden, so daß der Kolben in axialer Richtung hin- und hergehend bewegt wird, während er sich gleichzeitig mit der Nockenplatte 13 dreht.

Stromab des Kolbens 19 ist eine Pumpkammer 20 gebildet und ein Einlaßkanal 21, der mit der Niederdruck-Kraftstoffkammer 9 verbunden ist, öffnet sich auf der Umfangsoberfläche der Pumpkammer 20. Das offene Ende des Einlaßkanales 21, das zu der Pumpkammer 20 gerichtet ist, ist so angeordnet, daß es mit der Pumpkammer 20 verbunden wird, wenn der Kolben 19 in dem Zylinder 18 zurückgezogen ist, so daß der Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffkammer 9 in die Pumpkammer 20 eintreten kann. Mit dem Pumpengehäuse 16 der Kraftstoff -Hochdruckpumpe 17 ist ein Kraftstoffkammergehäuse 22 durch Schrauben fest verbunden. Das Kraftstoffkammergehäuse 22 bildet eine Drucksammelkammer oder einen Sammler 23 von großer Aufnahmekapazität. Die Sammelkammer 23 ist über ein Rückschlagventil mit einer Öffnung 24 zum Zuführen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus der Pumpkammer 20 verbunden und über einen Filter kann der unter Druck stehende Kraftstoff aus dem Sammelraum 23 über eine Kraftstoffverteilerleitung 25 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 26 verbunden werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist in Verbindung mit der Niederdruck-Kraftstofförderpumpe 7 auch das auf diese Weise mit der Drehzahl der Kurbelwelle rotierende Zeitgeber-Zahnrad 80 sowie der mit diesem zusammenwirkende, stationäre Drehzahlsensor 83 aufgenommen.

Das Kraftstoffeinspritzventil 26 nach Fig. 10, das mit der vorerläuterten Kraftstoffeinspritzpumpeneinrichtung 1 über die Kraftstofförderleitung 25 verbunden ist, weist einen hohlzylindrischen Ventilgehäusekörper 27 zum Einschrauben in den Zylinderkopf des Dieselmotors 4 auf. In das Vorderende des Ventilgehäusekörpers 27 ist ein Düsenkörper 28 eingeschraubt, der die Düsenöffnung 29 für die Kraftstoffeinspritzung bildet. Ein Magnetspulenventilhalter 30 ist in die obere Endöffnung des Ventilgehäusekörpers 27 eingesetzt und mit einem in der Art einer Überwurfmutter ausgebildeten Deckel, der mit einem Außengewinde am oberen Ende des Ventilgehäusekörpers 27 verschraubt ist, unverlierbar festgelegt. Ein Trennteil 31 von scheibenförmiger Gestalt ist zwischen das vordere Ende des Magnetspulenventilhalters 30 und die Innenoberfläche des Ventilgehäusekörpers 27 eingelegt, um den Innenraum des Ventilgehäusekörpers 27 in einen oberen und einen unteren Abschnitt zu unterteilen. Ein Zylinderabschnitt 32, der sich zur Seite des Düsenteiles 28 öffnet, ist im Mittelabschnitt des unterteilenden Trennteiles 31 ausgebildet. Die Ventilnadel 33 zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung 29 ist über ihre Gesamtlänge abgestützt und gleitbar gelagert zwischen dem zylindrischen Abschnitt 32 und dem Düsenteil 28 angeordnet.

Die Ventilnadel 33 ist mit einem Führungsabschnitt 34a, 34b von vergrößertem Durchmesser versehen, durch die sie gleitbar in dem Zylinderabschnitt 32 und dem Düsenkörper 28 gelagert und in diese eingesetzt ist, wobei ein Eingriffsstoppanschlag 35 zwischen den Führungsabschnitten 34a und 34b angeordnet ist. Das vordere Spitzenende der Ventilnadel 33 sowie das Öffnungsverhalten des Kraftstoffeinspritzventiles 26 im Bereich der Düsenöffnung 29 wurden bereits anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert.

In der Kraftstoffeinspritzdüse 26 ist eine Kraftstoff-Drucksammelkammer 38 von großer Aufnahmekapazität im Bereich des vorderen Endes des Magnetspulenventilgehäusekörpers 27 gebildet. Die Sammelkammer 38 ist zwischen dem Düsenkörper 28 und dem Trennteil 31 angeordnet und wird von der Ventilnadel 33 durchsetzt. Die Sammelkammer 38 ist mit der Düsenöffnung 29 über den Spalt S₁ zwischen dem Düsenkörper 28 und der Ventilnadel 33 verbunden.

Ein erster Elektromagnet 39 mit der Magnetspulenwicklung 40, angeregt durch einen Treiberimpuls A (Fig. 4a-4c) ist innerhalb des Ventilkörpergehäuses 27 an einer Stelle zwischen dem Trennteil 31 und der Sammelkammer 38 angeordnet. Der erste Elektromagnet 39 besitzt neben der Magnetspulenwicklung 40 einen zylindrischen Kern 41, um die die Magnetspulenwicklung 40 gewickelt ist sowie ein Joch, das über den Kern 52 geschraubt ist. Über das Joch ist in Verbindung mit einem radial vorspringenden Flanschabschnitt der erste Elektromagnet 39 zwischen dem Trennteil 31 und der Innenfläche des Ventilkörpergehäuses 33 aufgenommen. Eine Bohrung 42 zum Durchtritt der Ventilnadel 33 ist durch den Kern 52 hindurch ausgebildet, wobei der Eingriffsstoppanschlag 35 der Ventilnadel 33 innerhalb der Durchgangsbohrung 42 aufgenommen ist. Eine Schraubenfeder 45 ist zwischen Federlagern in einem zusammengedrückten Zustand aufgenommen, um die Ventilnadel 33 beständig in Richtung eines Verschlusses der Düsenöffnung 29 vorzuspannen.

Ein Ringanker 43 ist zwischen dem Kern 41 des ersten Elektromagneten 39 und dem Trennteil 31 eingesetzt. Mit der Mitte des Ankers 43 ist ein Anschlag 44 von hohlzylindrischer Form verbunden, so daß die Ventilnadel 33 durch diesen Anschlag 44 hindurchgeht. Der Anschlag 44 ist axial gleitbar in bezug auf die Durchgangsbohrung 42 des Kernes 41 in diese eingesetzt und in der Bohrung 42 gelagert, wobei sich ein in Fig. 10 unteres Ende in der Nähe des Eingriffsanschlagabschnittes 35 der Ventilnadel 33 befindet.

Ein Kraftstoffzuführungskanal 47 erstreckt sich durch den Magnetspulenventilhalter 30 und das Trennteil 31, wobei das stromaufseitige Ende des Kraftstoffzuführungskanales 47 mit der Kraftstoffverteilungsleitung 25 verbunden ist, während sein stromabseitiges Ende mit einem Raum 46 zwischen dem Trennteil 31 und dem ersten Elektromagneten 39 verbunden ist. Der Raum 46 ist mit der Sammelkammer 38 über den Spalt zwischen dem Anschlag 44 und der Ventilnadel 33 sowie über die Durchgangsbohrung 42 des Kernes 41 verbunden.

Eine Druckkammer 48 von kleinem Aufnahmevermögen ist zwischen dem oberen Führungsabschnitt 34 a der Ventilnadel 33 und dem Ende des Zylinderabschnittes 32 gebildet. Der Querschnitt der Druckkammer 48 in radialer Richtung der Ventilnadel 33 ist weitaus kleiner als der Querschnitt der Sammelkammer 38. Ein Kraftstoffzuführungskanal 49, der sich in den Raum 46 öffnet, ist mit der Druckkammer 48 über eine Drosselstellenöffnung verbunden, die sich an der oberen Endfläche des Führungsabschnittes 32 öffnet.

Daher wird der unter Druck stehende Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpeneinrichtung 1 nicht nur zu der Sammelkammer 50 geführt, sondern auch zu der Druckkammer 48 gefördert. Da der Durchmesser des Führungsabschnittes 34a der Ventilnadel 33, der der Druckkammer 48 zugewandt ist, größer ist als der Durchmesser des Teiles der Ventilnadel 33 im Bereich der Sammelkammer 38, wird eine Kraft auf die Ventilnadel 40 in Richtung einer Schließstellung, d. h. in Richtung der Düsenöffnung 29 ausgeübt. Im Ergebnis dessen wird die Ventilnadel 33 beständig in Schließrichtung vorgespannt, unterstützt durch die Vorspannkraft der Druckfeder 45, so daß eine beständige Abdichtung des Dichtungsabschnittes 36 der Ventilnadelspitze gegen die Ventilsitzfläche 37 erreicht wird.

Der Mittelabschnitt des Trennteiles 31 ist innerhalb des Magnetspulenhalters 3 angeordnet. Eine Druckentlastungsöffnung 51 ist in dem oberen Mittelabschnitt des Trennteiles 31 zur Verbindung zwischen der Druckkammer 48 und einem Raum oberhalb des Trennteiles 31 innerhalb des Magnetspulenventilhalters 36 vorgesehen.

In diesem Raum ist auch die zweite Elektromagnetwicklung 53 eines zweiten Elektromagneten 52 zum Öffnen und Verschließen der Druckentlastungsbohrung 51 vorgesehen. Ähnlich wie bei dem ersten Elektromagneten 39 besteht der zweite Elektromagnet 52 aus einem Kern 54, einer Elektromagnetwicklung 53 und einem Joch 55, wobei das bodenseitige Ende des Joches 55 in das Trennteil 31 eingeschraubt ist. Das Joch 55 ist mit einer Stützwand 56 versehen, die zwischen dem Trennteil 31 und dem Kern 54 angeordnet ist. In einer Führungsbohrung der Stützwand 56 ist ein Anker 57 eingesetzt, der in der Führungsbohrung der Stützwand 56 axial gleitverschieblich ist. Die Oberseite des Ankers 57 ist in der Nähe der Bodenfläche des Kernes 54 angeordnet. Die Querschnittsfläche des Ankers 57 in radialer Richtung ist kleiner ausgebildet als die Querschnittsfläche des planaren Ankers 43, der durch den ersten Elektromagneten 39 betätigt wird. Die Bodenfläche des Ankers 57 ist mit einem Vorsprung 58 zum Öffnen und Schließen der Druckentlastungsbohrung 51 versehen, wobei dies durch Anlage an die Oberseite des Trennteiles 31 bzw. durch einen entsprechenden Abstand erreicht wird. Der Mittelteil des Kernes 54 ist mit einer Durchgangsbohrung 62 versehen, die mit der Oberseite des Ankers 57 verbunden ist. Eine Druckfeder 60 ist zwischen einem Federsitz 61, angeordnet am oberen Ende der Durchgangsbohrung 60 und der Oberseite des Ankers 57, um den Anker 57 beständig in eine Richtung zum Verschluß der Druckentlastungsbohrung 51 vorzuspannen. Die Druckentlastungsbohrung 51 ist mit dem oberen Abschnitt des darüberliegenden Raumes durch die Durchgangsbohrungen 63 verbunden, die sich durch den Anker 57 und die Stützwand 56 erstrecken und über eine Abführbohrung 64, die sich durch den Federsitz 61 erstreckt, mit einer Rückführleitung 65 zu dem Kraftstofftank 8 verbunden sind.

Durch Anregen der Elektromagneten 39 und 52 wird eine Öffnungs- und Schließsteuerung der Düsenöffnung 29 des Kraftstoffeinspritzventiles 26 ausgeführt, wie dies bereits in Abhängigkeit von der Motorbelastung für die Fig. 4 bis 8 oben erläutert wurde.

Wenn der erste Elektromagnet 39 durch das Impulssignal A angeregt wird, wird der Anker 43 durch den Kern 41 angezogen, der Anschlag 44 bewegt sich in Richtung der Düsenöffnung 29 und das Ende des Anschlages 44 gelangt zur Annäherung an den Engriffsanschlagabschnitt 35 der Ventilnadel 33. Wenn der zweite Elektromagnet 52 in diesem Zustand angeregt wird, wird der Anker 57 durch den Kern 54 angezogen und der vorspringende Abschnitt 58 bewegt sich weg von der Oberseite des Trennteiles 31, so daß die Druckentlastungsbohrung 51 geöffnet wird. Anschließend wird der unter Druck stehende Kraftstoff aus der Druckkammer 48 zu dem Raum über dem Trennteil 31 innerhalb des Magnetspulenventilhalters 30 abgefördert und im Ergebnis dessen wird die Kraft, welche die Ventilnadel 33 in die Schließrichtung preßt, beseitigt. Daher wird die Ventilnadel 33 in eine Richtung belastet, in der ihre Dichtungsfläche 36 von der Ventilsitzfläche 37 der Düsenöffnung 29 freikommt.

Da der Anschlag 44 des Ankers 41 durch die Anregung des ersten Elektromagneten 39 in die Nähe des Eingriffsanschlagabschnittes 35 der Ventilnadel 33 gelangt, wird der Hub LH der Ventilnadel 33 durch den Kontakt des Eingriffsanschlagabschnittes 35 gegen die Anschlaghülse 44 begrenzt, so daß die Größe des Hubes LH der Ventilnadel 33 einen geringeren Wert aufweist, wie dies Fig. 7 zeigt. Im Ergebnis dessen wird der Spalt S₁ zwischen der Ventilsitzfläche 37 der Düsenöffnung 29 und dem voraus laufenden Vorderabschnitt der Düsennadelspitze klein gehalten, so daß die Kraftstoffmenge, die von der Düsenöffnung 29 eingespritzt wird, vermindert wird.

Wenn der erste Elektromagnet 39 abgeschaltet wird (vgl. Fig. 4b), kann sich der Anschlag 44 frei bewegen, so daß die Hubbegrenzung der Ventilnadel 33 durch den Anschlag 44 beseitigt ist. Wenn der zweite Elektromagnet 52 in diesem Zustand durch den Antriebsimpuls B (s. Fig. 4b) angeregt wird, kommt die Dichtungsfläche 36 der Ventilnadel 33 von der Ventilsitzfläche 37 frei und entfernt sich von dieser mit einem größeren Abstand, so daß der Ventilhub LH der Ventilnadel 33 groß wird, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Im Ergebnis dessen erlangt der Spalt S₁ zwischen der Ventilsitzfläche 37 der Düsenöffnung 29 und dem vorderen Abschnitt der Ventilnadelspitze mit kleinem Durchmesser eine Größe von einigen zehn Mikrometern, so daß die Kraftstoffmenge, die von der Düsenöffnung 29 eingespritzt wird, erhöht wird. Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den ausgewählten Zylinder wird, wie bereits erläutert, vorzugsweise durch Verändern der Zeitdauer der Anregung des ersten Elektromagneten 39 während der Dauer der Kraftstoffeinspritzung bewirkt.

Fig. 11 zeigt schematisch das die Kurbelwellendrehzahl aufnehmende Zeitgeber-Zahnrad 80 mit dem zugehörigen Drehzahlsensor 83, wobei in Umfangsrichtung abfolgend in gleichmäßigem Abstand entsprechend der Anzahl der Zylinder vier Erfassungsabschnitte 81a-81d mit in diesem Fall jeweils zwölf Zähnen 82 für jeden Zylinder ausgebildet sind. Der Erfassungsbereich 81a entspricht dem ersten Zylinder 6a, der Erfassungsbereich 81b entspricht dem zweiten Zylinder 6b, der Erfassungsbereich 81c entspricht dem dritten Zylinder 6c und der Erfassungsbereich 81d entspricht dem vierten Zylinder 6d in Fig. 1. Der Erfassungsabschnitt 81a ist mit einem weiteren Impulsgeberzahn zur Identifikation der ersten Verbrennungskammer verbunden.

Fig. 12 zeigt für ein modifiziertes Ausführungsbeispiel die Anordnung der Zähne 82 für die jeweiligen Erfassungsbereiche 81a-81d und die Ableitung des Kurbelwinkels hiervon. Jede Zahnbreite sowie der Abstand zwischen zwei Zähnen 82 entspricht jeweils einem Kurbelwinkel von 5°, so daß der Abstand zweier Zähne 82 10° beträgt. Wie sich aus Fig. 12 ergibt, beträgt in bezug auf einen oberen Totpunkt der Bereich einer Vorverstellung des Einspritzzeitpunktes im Hochlastbetrieb 15°, während bei niedriger Motorbelastung und niedriger Drehzahl eine Spätverstellung des Einspritzzeitpunktes ebenfalls in einem Bereich von 15° vorgesehen werden kann.

In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ähnlich demjenigen in Fig. 1, hier jedoch für den Vierzylinder-Dieselmotor im Lastbetrieb (kein Leerlauf), gezeigt.

Die nachfolgend erläuterten Fig. 13 bis 16 dienen der Erläuterung eines Verfahrens, das neben dem Ziel der Verminderung von Kurbelwellengeschwindigkeitsschwankungen zwischen den einzelnen Zylindern auch auf die Vermeidung der Rußabgabe von einem Dieselmotor dient. Bei Dieselmotoren folgt die Veränderung der Ansaugluftmenge nicht den Lastveränderungen, so daß dann, wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge proportional zur Zunahme der Motorbelastung erhöht wird, die erforderliche Ansaugluftmenge, die zur Verfügung stehende Ansaugluftmenge übersteigt, so daß der Rußanteil im Abgas zunimmt. Daher wird in diesem Ausführungsbeispiel auch aus diesem Grund die Kraftstoffeinspritzmenge, die in jeden Zylinder einspritzt wird, gesteuert.

Bezugnehmend auf die Fig. 13 und 14 wird das Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt erläutert. Zunächst wird im Schritt 21 willkürlich ein Zylinder ausgewählt, dessen Kraftstoffeinspritzmenge nicht besonders über die übliche Steuerung hinaus gesteuert wird und dieser Zylinder wird im Schritt 21 als Referenzzylinder erfaßt. Im Schritt 22 wird für jeden Zylinder wieder die Zeitdauer erfaßt, die jeweils für die Erfassung einer bestimmten Anzahl von Zähnen 82 des Zeitgeber-Zahnrades 80 benötigt wird (T₀) und es wird im Schritt 23 ein Zylinder als gesteuerter Zylinder für die nachfolgende Beeinflussung der Kurbelwellendrehgeschwindigkeit vorgesehen, dessen Zeitdauer in einem Taktzyklus am kürzesten ist, d. h. dessen Kurbelwellengeschwindigkeit am höchsten ist, wobei dieser Zylinder wieder als gesteuerter Zylinder hier bezeichnet ist. In Fig. 13 ist dies wiederum der vierte Zylinder 6d. Im Schritt 23 wird festgestellt, ob dieser gesteuerte Zylinder mit dem im Schritt 21 ausgewählten Referenzzylinder identisch ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 25 ein anderer Zylinder als gesteuerter Zylinder erfaßt, dessen Zeitdauer für die Impulserfassung in einem Taktzyklus die längste ist und es wird anschließend in einem Schritt 26 die Kraftstoffeinspritzdauer eines Zylinders als ausgewählten Zylinder im nächsten Taktzyklus verlängert, dessen Verbrennungstakt dem neu als gesteuerten Zylinder erfaßten Zylinder vorangeht. Im Anschluß hieran wird in einem Rückkopplungsschritt 27 festgestellt, ob der Öffnungsgrad der Drosselklappe verändert worden ist, d. h. eine Veränderung der Motorlast erfolgt ist. Ist dies der Fall, geht der Programmablauf zum Schritt 21 zurück. Ist dies nicht der Fall, wird erneut für sämtliche Zylinder die Zeitdauer T₀ festgestellt (Schritt 22) und der Programmablauf setzt sich fort, wie angegeben. Wenn im Schritt 24 festgestellt wird, daß der gesteuerte Zylinder nicht mit dem im Schritt 21 festgelegten Referenzzylinder identisch ist, wird in einem Schritt 28 für den Fall, daß die Kraftstoffeinspritzung in einen vorangehenden, ausgewählten Zylinder im nächsten Taktzyklus verkürzt wird, geprüft, ob die vorgesehene Kraftstoffeinspritzung in diesen ausgewählten Zylinder unter 80% der Standard-Kraftstoffeinspritzung liegt, wie sie für den Referenzzylinder im Schritt 21 vorgesehen ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Kraftstoffeinspritzdauer für den ausgewählten Zylinder im nächsten Taktzyklus im Schritt 29 verkürzt, andernfalls wird das Programm mit dem Schritt 27 fortgesetzt, und geprüft, ob eine Laständerung eingetreten ist. Auf diese Weise kann in Verbindung mit der Angleichung der Kurbelwellengeschwindigkeiten der einzelnen Zylinder auch eine Einspritzsteuerung zur Rußverminderung im Abgas des Dieselmotors vorgenommen werden. In Fig. 13 ist der erste Zylinder 6a als Referenzzylinder im Schritt 21 gewählt und wird im Schritt 23 der vierte Zylinder 6d als gesteuerter Zylinder mit entsprechender Verkürzung der Einspritzdauer für den dritten Zylinder 6c (ausgewählter Zylinder) im nächsten Taktzyklus vorgesehen (Schritt 29). Entsprechend der kürzesten Erfassungszeitdauer, die nunmehr der zweite Zylinder 6b aufweist (dritter Taktzyklus), wird der erste Zylinder 6a im nächsten Taktzyklus einer verkürzten Kraftstoffeinspritzdauer im vierten Taktzyklus unterworfen. Nunmehr ist der dritte Zylinder 6c derjenige mit der kürzesten Erfassungszeitdauer und wird im Schritt 23 in Fig. 14 als gesteuerter Zylinder ausgewählt, mit der Folge, daß im nächsten Takt die Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzung in den zweiten Zylinder 6b verkürzt wird, wobei nunmehr der Fall auftritt, daß erstmals im Schritt 24 die Frage mit JA beantwortet wird, da nunmehr der erste Zylinder 6a derjenige ist, der einerseits als Referenzzylinder im Schritt 21 ausgewählt wurde, andererseits aber auch für den ersten Zylinder 6a im Schritt 23 die kürzeste Zeitdauer T₀ ermittelt wurde. Daher wird nunmehr in dem sechsten Taktschritt derjenige Zylinder mit der längsten Zeitdauer für die Impulserfassung, nämlich der dritte Zylinder 6c, ausgewählt und die Kraftstoffeinspritzung in den zweiten Zylinder 6b im siebenten Taktzyklus verlängert, um die Kurbelwellengeschwindigkeitsabweichung des dritten Zylinders 6c zu vermindern und für diesen Zylinder die Kurbelwellengeschwindigkeit zu erhöhen.

Fig. 15 zeigt ein gegenüber Fig. 14 nur insofern modifiziertes Ablaufdiagramm, als die Schritte 25 und 26 zur Verlängerung der Kraftstoffeinspritzung hierbei weggelassen sind, im übrigen wird auch hierbei eine Verknüpfung von Verringerung der Ausgangsdrehmomentschwankungen des Motors durch Verminderung der individuellen Kurbelwellengeschwindigkeitsschwankungen mit einer Steuerung zur Reduzierung des Rußanteiles im Abgas des Dieselmotors ermöglicht.

Fig. 16 verdeutlicht einen Antriebsimpuls für das Kraftstoffeinspritzventil bei der Verfahrensführung nach Fig. 14 unter Angabe eines Betrages der jeweiligen Verminderung der Zeitdauer T der Kraftstoffeinspritzung, wobei Fig. 16(a) einen mittleren Lastzustand im mittleren Drehzahlbereich ähnlich Fig. 4c bezeichnet, während Fig. (16b) den Vollastzustand mit hohen Drehzahlen ähnlich Fig. 4(b) angibt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise eine Verminderung der Einspritzzeitdauer um ca. 2% innerhalb eines Taktzyklus vorgenommen.

Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Festlegung des Einspritzbeginns der Kraftstoffeinspritzung. Im Schritt 31 wird hierfür der Motorbetriebszustand (Lastzustand Drehzahlbereich) erfaßt und im Schritt 32 die Zeitdauer T₀ für die Impulserfassung von dem Zeitgeber-Zahnrad 80 ermittelt.

Mit diesen Werten wird aus einer in dem Steuerprogramm der Zentralprozessoreinheit 70 gesteuerten Tabelle ein Kurbelwinkel T-ANG abgelesen, der einer Zeitdauer bis zum Einspritzbeginn entspricht, abhängig von der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe, die in den vorangehenden Schritten 31 und 32 sinngemäß erfaßt wurden. Im Schritt 34 wird der im Schritt 33 abgelesene Kurbelwinkel T-ANG in die Zeitdauer T₁ nach der Formel

T₁=T₀ · [T-ANG/(4 · 10°)]

umgerechnet. Die Zeitdauer T₁ wird zur Zeitdauer T₀ jeweils addiert, um für jeden Zylinder den Einspritzbeginn festzulegen.

Fig. 18 verdeutlicht das vorstehend erläuterte Verfahren zur Ermittlung des Einspritzbeginns und zeigt die Beziehung zwischen der Impulserfassung durch den Drehzahlsensor 83 für die Zeitdauer T₀ und die nach Ablauf von T₁ erfolgende Abgabe des Antriebsimpulses für das Einspritzventil für die Einspritzzeitdauer T.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter und steuerungstechnisch sehr günstiger weil einfacher Weise ein Verfahren angegeben, durch das die Kurbelwellengeschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen Zylindern innerhalb eines Taktzyklus erfaßt und in Richtung auf eine Verminderung dieser Unterschiede zur Vermeidung von Drehmomentschwankungen des Ausgangsdrehmomentes des Motors gesteuert werden können.

Überdies kann in günstiger Weise die Rußbelastung des Abgases kontrolliert bzw. vermindert werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere einen Mehrzylinder-Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit eines Zylinders (6a-6d) oder ein berechneter Referenzwert als Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit festgelegt wird und die Steuerung der Kurbelwellendrehgeschwindigkeit für denjenigen Zylinder (6a-6d) erfolgt, der die größte Differenz zwischen Momentangeschwindigkeit der Kurbelwelle und der Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit aufweist, derart, daß die Kraftstoffeinspritzung eines weiteren Zylinders (6a-6d), dessen Verbrennungstakt vor demjenigen des Zylinders (6a-6d) liegt, dessen Kurbelwellendrehgeschwindigkeit gesteuert wird, derart, daß die Kurbelwellengeschwindigkeit des der Kurbelwellengeschwindigkeitssteuerung unterliegenden Zylinders (6a-6d) in Richtung auf die Standard-Kurbelwellengeschwindigkeit gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung eines Einspritz-Steuersignales für den ausgewählten Zylinder (6a-6d) auf der Grundlage einer Zeitmessung einer für das Überstreichen eines für alle Zylinder gleichen Kurbelwinkels benötigten Zeitdauer (T₀) auf der Grundlage einer Impulszählung für einen Zylinder erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Kurbelwellengeschwindigkeit des gesteuerten Zylinders (6a- 6d) durch Steuerung der Kraftstoffeinspritzung des vorangehenden, ausgewählten Zylinders (6a-6d) durch Steuerung des Endes der Kraftstoffeinspritzung in einem Steuerbereich von vorzugsweise ± 2% der Kraftstoffeinspritzdauer (T) und über mehrere Arbeitstakte erfolgt.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl des gesteuerten Zylinders (6a-6d) zur Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung des in bezug auf seinen Verbrennungstakt vorhergehenden Zylinders (6a-6d) auf der Grundlage der Zeitdauer (T₀) zur Erfassung von Impulsen erfolgt, die durch eine Zähneteilung eines mit der Kurbelwelle verbundenen Zeitgeberzahnrades (80) erzeugt werden.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für den dem hinsichtlich seiner Kurbelwellengeschwindigkeit gesteuerten Zylinder (6a-6d) in bezug auf den Verbrennungstakt vorangehenden Zylinders (6a-6d) durch Steuerung der Öffnungsweite (S₁) des Einspritzventiles (26) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung erfolgt.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei einer Verkürzung der Einspritzdauer (T) für den Zylinder (6a-6d), dessen Verbrennungstakt demjenigen des hinsichtlich der Kurbelwellengeschwindigkeit gesteuerten Zylinders (6a-6d) vorangeht, die Kraftstoffeinspritzmenge zumindest 80% einer Standard-Kraftstoffeinspritzmenge für einen momentan nicht in die Steuerung einbezogenen Zylinder (6a-6d) beträgt.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere einen Mehrzylinder-Dieselmotor mit einem Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder, einer Kraftstoffzuführungs- und -druckbeaufschlagungseinrichtung sowie einer Steuereinrichtung für die Betätigung der Kraftstoffeinspritzventile, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Zeitdauer für das Überstreichen eines vorgegebenen Kurbelwinkels für jeden Zylinder (6a-6d) eine Impulsgabeeinrichtung vorgesehen ist, mit einem Zeitgeberzahnrad (80), das mit der Kurbelwelle verbunden ist, sowie zumindest einem Drehzahlsensor (83), wobei das Zeitgeberzahnrad (80) der Anzahl der Zylinder (6a-6d) entsprechende Erfassungsabschnitte (81a-81d) aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandet und mit einer für jeden Zylinder gleichen Anzahl von impulsgebenden Zähnen (82) versehen sind.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitgeberzahnrad (80) und der Geschwindigkeitssensor (83) innerhalb einer Kraftstoff-Niederdruckkammer (9) einer Kraftstoffeinspritzpumpe (1) angeordnet sind.