DE4421106A1

DE4421106A1 - Elektronische Steuerung für ein Brennstoffeinspritzsystem mit hydraulisch betätigter Einspritzeinheit und Betriebsverfahren dafür

Info

Publication number: DE4421106A1
Application number: DE4421106A
Authority: DE
Inventors: Travis E Barnes; Mark E Rettig; Mark J Hilbert
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2014-06-17
Also published as: GB2279157B; DE4421106B4; GB9410002D0; US5564391A; JPH0712027A; JP3510325B2; GB2279157A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hy draulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brennstoff einspritzung und insbesondere auf eine elektronische Steuerung zum Abfühlen des in einer Schiene oder Reihe vorhandenen Drucks von unter Druck gesetztem, hydrauli schem Betätigerströmungsmittel.

Stand der Technik

Ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzsystems mit hydrau lisch betätigter, elektronisch gesteuerter Einspritzein heit ist im US-Patent Nr. 5,191,867, ausgegeben an Glassey am 9. März 1993 gezeigt. Das Glassey-Patent zeigt ein System zum genauen Steuern des Drucks des unter Druck gesetzten, hydraulischen Betätigerströmungsmittels. Systeme vor dem Glassey-Patent waren nicht in der Lage, einen gewünschten Druck des unter Druck gesetztem, hydraulischem Betätigerströmungsmittels zu halten auf Grund von Variationen oder Veränderungen beim Betrieb ge wisser Komponenten oder Bauteile in der hydraulischen Schaltung. Beispielsweise zeigt die hydraulische Pumpe solcher früherer Systeme normalerweise ein Änderungsver halten in der Pumpeffizienz gemäß der Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors. Das Glassey-Patent offenbart ein System, das den Druck des unter Druck gesetzten, hy draulischen Betätigerströmungsmittels genauer steuert.

Jedoch mißt weder die in dem Glassey-Patent gezeigte Ein richtung noch andere herkömmliche Systeme Schwingungen des in einer Schiene bzw. einer Reihe vorhandenen Drucks. Solche Schwingungen können bewirken, daß die in einen einzelnen Zylinder eingespritzte Brennstoffmenge von der gewünschten Brennstoffmenge abweicht, was möglicherweise eine verminderte Leistung, übermäßige Ausstöße oder Emissionen und andere unerwünschte Wirkungen hervorruft.

Es wäre wünschenswert, ein elektronisches Steuersystem zu entwickeln, das in der Lage ist, Schwingungen in dem in einer Schiene bzw. einer Reihe vorhandenen Druck der hy draulischen Betätigerflüssigkeit zu messen, wodurch eine genauere Steuerung der Brennstoffeinspritzung gestattet wird.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu lösen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffeinspritzsystem mit einer hydraulisch betätig ten, elektronisch gesteuerten Einheit gezeigt. Dieses Sy stem umfaßt eine hydraulisch betätigte, elektronisch ge steuerte Brennstoffeinspritzvorrichtung, die mit einer Quelle von unter Druck gesetztem, hydraulischem Betäti gerströmungsmittel steht. Ein Sensor ist mit dem hydrau lischen Betätigerströmungsmittel assoziiert und ist mit einer elektronischen Steuereinheit elektrisch verbunden. Die elektronische Steuereinheit erzeugt ein Einspritzsi gnal und gibt das hydraulische Betätigerströmungs mitteldrucksignal ein, und zwar zu Zeiten, die eine Funktion des Einspritzsignals sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gezeigt zum Abfühlen einer Schwingung des Drucks eines hydraulischen Betätigerströmungsmittels in einem Brennstoffeinspritzsystem mit hydraulisch betä tigter, elektronisch gesteuerter Einspritzeinheit, wobei das Verfahren die Schritte der Abgabe eines Einspritzsi gnals und des Abfühlens des Betätigerströmungsmittels ansprechend auf die Abgabe des Einspritzsignals umfaßt.

Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der genauen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten An sprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in Blockdiagrammform ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel des Steuersystems der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 veranschaulicht graphisch das Abtasten oder Sam peln des in einer Schiene bzw. einer Reihe vorhan denen Drucks eines bevorzugten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm der Signale, die von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektro nischen Steuerung der vorliegenden Erfindung er zeugt werden.

Genaue Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei spiels

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektroni sches Steuersystem zur Verwendung in Verbindung mit einem Brennstoffeinspritzsystem mit hydraulisch betätigter, elektronisch gesteuerter Einspritzeinheit. Brennstoffein spritzsysteme mit hydraulisch betätigter, elektronisch gesteuerter Einheit sind in der Technik bekannt. Ein Bei spiel eines solchen Systems ist im US-Patent Nr. 5,191,867, ausgegeben an Glassey am 9. März 1993, gezeigt, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.

Während der gesamten Beschreibung und in den Figuren be zeichnen ähnliche Bezugzeichen ähnliche Komponenten oder Teile. Mit Bezug zuerst auf Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektronischen Steuersystems 10 gezeigt für ein Brennstoffeinspritzsystem mit einer hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Ein spritzeinheit. Das Steuersystem umfaßt eine elektronische Steuereinheit 15, die in dem bevorzugten Ausführungsbei spiel eine Mikrosteuereinheit oder ein Microcontroller 20 ist. Der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ver wendete Microcontroller 20 ist ein Motorola-Microcontrol ler, Modell Nr. 68HC11. Jedoch können viele geeignete Steuereinheiten oder Controller in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie es dem Fachmann bekannt ist.

Das elektronische Steuersystem 10 umfaßt hydraulisch be tätigte, elektronisch gesteuerte Einheitseinspritzvor richtungen bzw. Einspritzeinheiten 25a-f, die einzeln bzw. individuell mit Ausgängen der Steuereinheit 20 ver bunden sind durch elektrische Verbinder 30a-f. In Fig. 1 sind sechs solcher Einheitseinspritzvorrichtungen bzw. Einspritzeinheiten 25a-f gezeigt, was die Verwendung des elektronischen Steuersystems 10 mit einem Sechszylinder motor 55 darstellt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung in Verbindung mit einem Sechszy lindermotor beschränkt. Im Gegenteil kann sie leicht mo difiziert werden zur Verwendung mit einem Motor mit jeglicher Anzahl von Zylindern und Einspritzeinheiten 25. Jede der Einspritzeinheiten 25a-f ist mit einem Motorzy linder assoziiert, wie es in der Technik bekannt ist. So mit würden, um das bevorzugte Ausführungsbeispiel zum Be trieb mit einem Achtzylindermotor zu modifizieren, zwei zusätzliche Einspritzeinheiten 25 für eine Gesamtzahl von acht solchen Einspritzvorrichtungen 25 benötigt.

Hydraulisches Betätigerströmungsmittel wird benötigt, um ausreichend Druck vorzusehen, um zu bewirken, daß sich die Einspritzeinheiten 25 öffnen und Brennstoff in einen Motorzylinder einspritzen. In einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel weist das hydraulische Betätigerströmungs mittel Motoröl auf, und die Ölversorgung ist die Motoröl wanne 35. Öl mit niedrigem Druck wird von der Ölwanne durch eine Niedrigdruckpumpe 40 durch einen Filter 45 ge pumpt, der Verunreinigungen aus dem Motoröl filtert. Der Filter 45 ist mit einer Hochdruckversorgungspumpe 50 mit fester Verdrängung verbunden, die mechanisch mit dem Mo tor 55 verbunden ist und davon angetrieben wird. Das hy draulische Betätigerströmungsmittel unter hohem Druck (in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Motoröl) tritt in die Leitung 60 ein, die mit dem Ausgang 65 der Hochdruckver sorgungspumpe 50 verbunden ist. Ein Ende der Leitung 70 ist mit der Leitung 60 verbunden, und das entgegengesetz te Ende ist mit einer Einspritzvorichtungsbetätigungs steuereinheit 75 verbunden. Die Betätigungssteuereinheit 75 und die Festverdrängungspumpe 50 sind als getrennte bzw. einzelne Komponenten bzw. Bauteile gezeigt. Jedoch könnte anstatt dessen eine einzige Komponente bzw. ein einzelnes Bauteil, das beide Eigenschaften oder Merkmale umfaßt, leicht statt dessen eingesetzt werden. Solche Kom ponenten oder Bauteile sind in der Technik bekannt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ein spritzvorrichtungsbetätigungssteuereinheit 75 die Fest verdrängungspumpe 50 verbunden mit einem Einspritz vorrichtungsbetätigungssteuerventil 76 auf. Andere Ein richtungen, die in der Technik bekannt sind, können leicht anstatt der Festverdrängungspumpe 50 und des Einspritzvorrichtungsbetätigungssteuerventils 76 einge setzt werden. Beispielsweise umfaßt eine solche Ein richtung eine Pumpe mit variablem Druck und hoher Ver drängung.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gestattet die Kombination des Steuerventils 76 und der Festverdrän gungspumpe 50, daß die Mikrosteuereinheit oder der Mi crocontroller 20 einen gewünschten Druck des hydrau lischen Betätigerströmungsmittels in den Leitungen 70, 60, 90 beibehält. Das Einspritzvorrichtungsbetätigungs steuerventil 76 ist mit dem Microcontroller 20 über eine elektrische Verbindung 80 verbunden. Ein Einspritzvor richtungsbetätigungsdrucksensor 95 ist mit der Leitung 90 assoziiert und erzeugt ein Ausgangssignal über die elek trische Verbindung 100, die mit dem Microcontroller 20 verbunden ist. Der Microcontroller 20 hält einen ge schlossenen Regelkreis bezüglich des Drucks des hydrauli schen Betätigerströmungsmittels in der Leitung 90 auf recht, teilweise durch Abtasten oder Sampeln des Aus gangssignals auf der Verbindung 100 des Drucksensors 95.

Der Microcontroller 20 berechnet einen gewünschten hy draulischen Betätigerdruck als eine Funktion der Motor drehzahl, der gewünschten Brennstoffmenge, die einge spritzt werden soll, und anderen Motorparametern. Die Be rechnung eines bestimmten gewünschten hydraulischen Betätigerdrucks geht über den Bereich der vorliegenden Erfindung hinaus und wird nicht weiter beschrieben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der gewünschte hydraulische Betätigerdruck zwischen 5 MPa und 23 MPa, obwohl andere Drücke auch verwendet werden können.

Der hydraulische Betätigerdruck in der Leitung 90, die die Einspritzeinheiten 25a-f versorgt, ist eine Funktion des Signals, das von dem Microcontroller 20 an das Steu erventil 76 über die Verbindung 80 geschickt wird. Wie oben bemerkt wurde, implementiert die Steuereinheit bzw. der Controller einen geschlossenen Regelkreis bzw. eine Regelung des hydraulischen Betätigerdrucks. Somit ist, wie es in der Technik bekannt ist, das von dem Microcon troller 20 über die Verbindung 80 zu dem Einspritzvor richtungsbetätigungssteuerventil 76 gesandte Signal ein Differenzsignal, das eine Funktion der Differenz zwischen dem gewünschten hydraulischen Betätigerdruck (Soll- Druck), wie er von dem Microcontroller 20 berechnet wurde, und dem Rückkopplungssignal von dem Drucksensor 95 über die Verbindung 100. Da der Drucksensor verwendet wird, um den Kreis zu schließen, der den hydraulischen Betätigerdruck steuert bzw. regelt, ist es wichtig, daß das Abtasten oder Sampeln des Drucksensors 95 durch den Microcontroller 20 Abtast- oder Samplingfehler beseitigt, die sich aus Schwingungen des hydraulischen Betätiger drucks ergeben können. Solche Abtast- oder Samplingfehler könnten ein fehlerhaftes Differenzsignal ergeben, das verhindern könnte, daß der Microcontroller 20 einen gewünschten hydraulischen Betätigerdruck beibehält und die Steuerung des an die Motorzylinder gelieferten Brennstoffs aufrechterhält. Wie unten genauer beschrieben wird, beseitigt die vorliegende Erfindung solche Fehler.

Ein Rückschlagventil 85 ist in die Leitung 60, 90 ge schaltet. Ein Einspritzvorrichtungsbetätigungsdrucksensor 95 ist mit der Leitung 90 assoziiert und erzeugt ein Aus gangssignal über die elektrische Verbindung 100, die mit dem Microcontroller 20 verbunden ist. Der Microcontroller 20 empfängt auch andere Sensorsignale 105, die eine Anzeige für Motorbetriebsparameter bilden. Diese Parame ter sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der Nockenwellendrehzahl/Zeitsteuerung 110, Motorkurbelwel lenposition, Motorkühlmitteltemperatur 115 Motorauslaß bzw. -auspuffstaudruck, Lufteinlaßsammelleitungsdruck und Brennstoffdrosselposition. Beispielsweise ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung ein Nockenwellendrehzahl/Zeitsteuersignal 110 eine Eingabe an den Microcontroller 20 von dem Nockenwellen drehzahl/Zeitsteuersensor 56, der mit dem Motor assozi iert ist. Als Eingabegrößen für den Microcontroller 20 können auch Signale vorgesehen werden, wie beispielswei se die Kühlmitteltemperatur 115 von einem Kühlmitteltem peratursensor, der Ladedruck 120 von einem Ladedrucksen sor und der atmosphärische Druck 125 von einem atmosphä rischen Drucksensor. Die Sensoren für diese Signale sind in Fig. 1 nicht gezeigt. Jedoch ist die Verwendung solcher Sensoren in Verbindung mit einem Motor in der Technik bekannt. Ein Fachmann könnte leicht solche Sensoren in Verbindung mit einem Motor implementieren un ter Verwendung der vorliegenden Erfindung.

Wie in dem Glassey-Patent genauer erklärt ist, ist die Brennstoffmenge, die von einer Einspritzeinheit 25a-f in einen besonderen Motorzylinder eingespritzt wird, eine Funktion des individuellen Treibersignals, das an die Einspritzvorrichtung 25 von dem Microcontroller 20 über die jeweiligen elektrischen Verbindungen 30a-f geliefert wird, und dem Druck des hydraulischen Betätigerströ mungsmittels in der Leitung 90.

Beispielsweise berechnet der Microcontroller 20 typi scherweise die Brennstoffmenge, die in einen besonderen Motorzylinder eingespritzt werden muß, gemäß gewissen ab gefühlten Parametern einschließlich der Motordrehzahl 110, des Ladedrucks 125 und anderen Signalen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Solche Berechnungen sind spezifisch für den besonderen Motor, bei dem die Erfindung verwendet wird und sind dem Fachmann bekannt. Die vorliegende Er findung bezieht sich nicht auf die Berechnung der zu lie fernden Brennstoffmenge, sondern statt dessen darauf zu gewährleisten, daß die Steuereinheit bzw. der Controller 20 ein genaues Maß des hydraulischen Betätigerströmungs mitteldrucks in der Leitung 90 empfängt, so daß sie bzw. er das Treibersignal genau berechnen kann, das notwendig ist, um zu bewirken, daß die Einspritzeinheit 25 die be nötigte Brennstoffmenge liefert. Somit werden besondere Berechnungen zum Bestimmen der benötigten Brennstoffmenge nicht weiter beschrieben.

Um das benötigte Einspritzeinheits-Treibersignal zu be rechnen, das der benötigten Brennstoffmenge entspricht, muß der Microcontroller 20 den Druck des hydraulischen Betätigerströmungsmittels in der Leitung 90 messen. In früheren Brennstoffeinspritzsystemen mit hydraulisch be tätigten, elektronisch gesteuerten Einspritzeinheiten maß ein Microcontroller 20 ein gefiltertes oder gemitteltes Drucksignal in einem Versuch, Übergangs- oder Schwin gungsfluktuationen des hydraulischen Betätigerdrucks her auszufiltern. Jedoch hat experimentelle Untersuchung ge zeigt, daß solche Übergangs- oder Schwingungsfluk tuationen (transiente Fluktuationen) manchmal signifi kant sein können. In solchen herkömmlichen Systemen gibt der Microcontroller 20 ein Einspritzsignal ab, das auf einem abgefühlten Durchschnittseinspritzvorrich tungsbetätigungsdruck basiert, wenn tatsächlich wegen der Schwingungsfluktuationen der tatsächliche oder Ist-Ein spritzvorrichtungsbetätigungsdruck mehr oder weniger als dieser Wert ist. Da der tatsächliche oder Ist-Druck von dem abgefühlten Druck unterschiedlich ist, wird das be rechnete Einspritzsignal für solche Systeme unrichtig sein, was bewirkt, daß mehr oder weniger als die berech nete, gewünschte oder Soll-Brennstoffmenge in den Zylin der eingespritzt wird.

Empirische Tests haben gezeigt, daß eine Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle (transiente Druckwelle) in der Leitung 90 geschaffen wird, und die Periode der Druck welle ist eine Funktion der Motordrehzahl. Genauer gesagt, wurde bestimmt, daß die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle verursacht wird durch das Betätigen oder Auslösen ("Abfeuern") der einzelnen Einspritzeinhei ten 25a-f. Somit ist die Frequenz der Druckwelle eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der die einzelnen Einspritzeinheiten 25 offen sind. In den Figuren ist ein Sechszylinder-Viertakt-Motor gezeigt. In einem solchen Motor 55 öffnen und schließen sich drei Einspritzvorrich tungen 25 während jeder Motorumdrehung. Die Frequenz der Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle ist daher dreimal so hoch wie die Motordrehzahl. Wenn beispielsweise ein Sechszylindermotor bei 1800 Upm (30 U/sec) dreht, ist die Frequenz der Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle ungefähr 90 Hz. In ähnlicher Weise gibt es in einem Achtzylinder-Viertakt-Motor vier Einspritzvorrichtungen 25, die sich während jeder Motorumdrehung öffnen und schließen. Die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle hat daher eine Frequenz von ungefähr viermal der Motordreh zahl. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel bezüglich eines Viertaktmotors beschrieben wird, kann ein Fachmann die vorliegende Erfindung leicht in Verbindung mit einem Zweitaktmotor einsetzen. Wie es dem Fachmann bekannt ist, öffnen und schließen sich bei einem Sechszylinder-Zweit akt-Motor alle sechs Einspritzvorrichtungen während einer Motorumdrehung. Somit wäre die Frequenz der Druckwelle sechsmal die Drehzahl dieses Motors.

Wie es in der Technik bekannt ist, bestimmt die Nyquist- Frequenz eines Signals, die theoretische Minimalfrequenz, bei der ein Signal abgetastet oder gesampelt werden muß, um das Signal zu reproduzieren. Theoretisch ist es notwendig, mit der doppelten Frequenz des Signals zu sam peln oder abzutasten, um das Signal zu reproduzieren. In der Praxis jedoch muß die Abtast- oder Sampling-Frequenz mindestens vier- oder fünfmal größer sein als die Frequenz des Signals, das gesampelt wird, um das Signal vernünftig zu reproduzieren. Weil jedoch der Microcon troller 20 andere Aufgaben ausführen muß, als wiederholt den Einspritzvorrichtungsbetätigungssensor 95 zu überwa chen, ist es häufig unmöglich, das Einspritzvorrichtungs betätigungssignal schnell genug abzutasten oder zu sampeln, um die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle vernünftig zu reproduzieren.

Fig. 2 zeigt allgemein die Schwingungs- oder Übergangs druckwelle (transiente Druckwelle) 151, die in der Lei tung 90 geschaffen wird, wenn der Motor 55 bei ungefähr 2600 Upm arbeitet und wenn das Einspritzvorrichtungsbetä tigungssteuerventil 76 einen Stetigzustands-Hydrau likbetätigerströmungsmitteldruck von ungefähr 16 MPa ge schaffen hat. Wie aus der Figur zu sehen ist, ist die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle 151 periodisch. Wie oben bemerkt wurde, werden Schwingungen oder Oszillatio nen des hydraulischen Betätigerdrucks hervorgerufen durch das Betätigen oder Auslösen der einzelnen Einspritzein richtungen 25a-f. Somit ist die Frequenz der Welle eine Funktion der Betätigung bzw. des Auslösens der Einspritz vorrichtungen 25a-f, was seinerseits eine Funktion der Motordrehzahl ist.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung bewirkt, daß der Microcontroller 20 den Ein spritzvorrichtungsbetätigungsdrucksensor 95 an den Punk ten 155 abtastet oder sampelt. Diese Punkte 155 entspre chen der Zeit, wenn der Microcontroller 20 den Start oder Beginn eines Treibersignals an eine besondere Einspritz einheit 25a-f über eine entsprechende Verbindung 30a-f initiiert oder einleitet. Auf diese Weise liest der Mi crocontroller 20 den Einspritzvorrichtungsbetätigungs drucksensor 95 am gleichen Punkt jedes Zyklus auf der pe riodischen Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle 151 ab. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle an einer Spitze jedes Zyklus 155 ge messen. Obwohl der Druck von dieser Spitze 155 über den Rest des Einspritzzyklus absinkt, kann das Absinken oder Vermindern aus dem in Fig. 2 gezeigten Graph vorhergesagt werden. Dadurch, daß man in der Lage ist, den hydrauli schen Betätigerdruck in der Leitung 90 über den gesamten Einspritzzyklus vorherzusagen, kann der Microcontroller 20 die Zeitperiode, während der die Einspritzeinheit 25 an sein muß, genau berechnen.

Der Microcontroller 20 gibt dann ein Treibersignal an die besondere Einspritzeinheit 25 über die entsprechende Ver bindung 30 ab, was bewirken wird, daß die Einspritz einheit 25 für die gewünschte Dauer an sein wird. Fig. 3 zeigt ein allgemeines Zeitsteuerdiagramm für die Signale, die benötigt werden, um das Einspritzvorrichtungsbetäti gungsabtasten oder -sampling der vorliegenden Erfindung zu produzieren. Das Zeitsteuerdiagramm repräsentiert eine volle und vollständige Beschreibung der Signale, die not wendig sind, um das Abtasten oder Sampeln gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Diese Signale kön nen leicht erzeugt werden durch geeignete Software, die in dem Microcontroller 20 eingebaut oder aufgenommen ist. Die Schaffung solcher Software aus einem solchen Zeit steuerdiagramm ist bekannt und wäre für den Fachmann ein Leichtes.

Mit Bezug auf Fig. 3 wird ein Nockenwellendrehzahl/Zeit steuersignal 110 erzeugt durch den Nockenwellendreh zahl/Zeitsteuersensor 56. Basierend auf einem Bezugspunkt 112 des Nockenwellendrehzahl/Zeitsteuersignals 110, be rechnet der Microcontroller 20 die Zeit, an der der ent sprechende Kolben am oberen Umkehrpunkt seines Hubs 113 sein wird. Wie in der Figur gezeigt ist, ist der Be zugspunkt 112 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine aufsteigende Kante oder Flanke 111 des Nockenwellendreh zahl/Zeitstseuersignals 110. Der Microcontroller 20 be rechnet dann einen Start oder Beginn der Einspritzzeit 117, an der begonnen werden sollte, Brennstoff in den Zy linder einzuspritzen. Die Steuereinheit bzw. der Control ler 20 gibt ein Treibersignal 116 über eine Verbindung 30 an die Einspritzeinheit 25 ab. Wie in der Figur zu sehen ist, wird das Treibersignal 116 an die besondere Ein spritzeinheit 25 angelegt, und zwar zu einer vorbe stimmten Zeitdauer vor dem Start der Einspritzzeit 117. Dies liegt daran, daß es eine Verzögerung gibt zwischen dem Anlegen des Treibersignals 116 an die Einspritzein heit 25 und der Zeit, wann die Einspritzeinheit 25 Brennstoff einzuspritzen beginnt, 117.

Eine größere Strommenge wird benötigt, um die Einspritz einheit 25 anfangs zu öffnen, als sie benötigt wird, um die Einspritzvorrichtung 25 in der offenen Position zu halten. Somit hat das Treibersignal 116 zwei Stufen 118a, b. Die erste Stufe 118a stellt den höheren Strom dar, der notwendig ist, um die Einspritzeinheit 25 anfangs zu öff nen. Die zweite Stufe 118b stellt den Strom dar, der not wendig ist, um die Einspritzeinheit 25 offen zu halten. Wie in der Figur gezeigt ist, fällt der Start der Einspritzzeit 117 mit der Verminderung des Stroms des Treibersignals 116 auf das Niveau der zweiten Stufe 118b zusammen. Diese Figur zeigt einfach eine Zeit eines exemplarischen Beginns der Einspritzung 117. Der Beginn der Einspritzung 117 hängt nicht von der Stromverminde rung des Treibersignals 116 ab, sondern ist statt dessen eine Funktion des hydraulischen Betätigungsdrucks. Der Beginn der Einspritzung 117 kann daher vor oder nach der Stromverminderung des Treibersignals 116 auftreten.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, tastet der Microcontroller 20 den Einspritzvorrichtungsbetätigungsdrucksensor 95 am Punkt 119 ab bzw. sampelt, was ungefähr zur gleichen Zeit ist, zu der er beginnt, das Treibersignal 116 an die Ein spritzeinheit 25 zu schicken. Nach dem Abfühlen des Einspritzvorrichtungsbetätigungsdrucksensors 95, be rechnet der Microcontroller 20 erneut die Einspritzdauer, basierend auf dem abgefühlten hydraulischen Betätigungs druck.

Wie oben bemerkt wurde, wird die Schwingungs- oder Über gangsdruckwelle bewirkt, durch das Auslösen oder Betäti gen der einzelnen Einspritzeinheiten 25. Durch das Messen des hydraulischen Betätigungsströmungsmitteldrucks unge fähr am Beginn jeden Treibersignals 116 stellt der Mi crocontroller 20 sicher, daß er bei ungefähr der gleichen Frequenz sampelt wie die Schwingungs- oder Übergangs druckwelle. Da der Microcontroller 20 bei der gleichen Frequenz wie die Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle sampelt, wird er an ungefähr dem gleichen Punkt jedes Zy klus messen. Durch Sampeln zu der Zeit, wenn der Mi crocontroller 20 das Treibersignal 116 ausgibt, wird das gesampelte oder abgetastete Ventil ungefähr an der Spitze 155 der Schwingungs- oder Übergangsdruckwelle sein, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Jegliche Verminderung zwischen dem gemessenen Druck des hydraulischen Betätigerströmungsmittels und dem tatsächli chen oder Ist-Druck über die Dauer des Einspritzzyklus hinweg kann vorhergesagt und berücksichtigt werden, wenn der Microcontroller 20 die Dauer des Treibersignals 116 berechnet. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung die Ergebnisse eines Systems annähern oder approximieren, das bei einer viel schnelleren Rate sampelt. Der Micro controller 20 in vielen Systemen besitzt nicht die Kapa zität, schnell genug zu sampeln, um das Schwingungs- oder Übergangssignal akkurat zu reproduzieren. Die vorliegende Erfindung gestattet es dem Microcontroller 20, den Druck in regelmäßigen Intervallen zu sampeln, basierend auf der Frequenz, mit der die Einspritzeinheiten 25 betätigt oder ausgelöst werden, und den tatsächlichen hydraulischen Be tätigerdruck akkurat anzunähern oder zu approximieren, und zwar ohne die Sampling- oder Abtastrate erhöhen zu müssen.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sampeln oder Abta sten des Drucks eines hydraulischen Betätigerströ mungsmittels, das in Verbindung mit einem Brennstoffein spritzsystem mit elektronisch gesteuerter, hydraulischer Betätigereinheit verwendet wird, wird offenbart. Die Vorrichtung und das Verfahren beseitigen Umfaltfehler (aliasing) und andere Abtast- oder Sampling-Fehler, die durch Schwingungen oder Oszillationen des hydraulischen Betätigerströmungsmitteldrucks hervorgerufen werden. Die Vorrichtung und das Verfahren fühlen einen Motorparameter ab, um einer elektronischen Steuereinheit zu gestatten, eine Einspritzzeit und -dauer für Brennstoff zu berech nen, der an einen besonderen Zylinder geliefert werden soll. Die elektronische Steuereinheit gibt ein Treibersi gnal an eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinsprit zeinheit ab. Ein Hydraulikbetätigerströmungsmit teldrucksensor ist mit dem unter Druck gesetzten hydrau lischen Betätigerströmungsmittel assoziiert. Die elektro nische Steuereinheit tastet den Hydraulikbetätiger strömungsmitteldrucksensor ab bzw. sampelt diesen in Ab hängigkeit von der Ausgabe des Treibersignals.

Claims

1. Brennstoffeinspritzsystem (10) mit hydraulisch betä tigter, elektronisch gesteuerter Einspritzeinheit (25), wobei das System folgendes aufweist:
eine hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtung (25);
unter Druck gesetztes hydraulisches Betätigerströ mungsmittel, das mit der hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrich tung (25) verbunden ist;
eine elektronische Steuereinheit (20), die mit der hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtung (25) elektrisch ver bunden ist;
einen ersten Sensor (95), der mit dem unter Druck gesetzten hydraulischen Betätigerströmungsmittel as soziiert ist und mit der elektrischen Steuereinheit (20) verbunden ist,
einen zweiten Sensor (56), der mit einem Motorpara meter (105) assoziiert ist und mit der elektrischen Steuereinheit (20) verbunden ist;
wobei die elektronische Steuereinheit (20) ein Ein spritzsignal erzeugt ansprechend auf einen abgefühl ten Zustand des Motorparameters (105); und
wobei die elektronische Steuereinheit das Drucksig nal eingibt als eine Funktion der Zeit, zu der die elektronische Steuereiheit ein Einspritzsignal er zeugt.

2. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei das System eine Einspritzvorrichtungsbetätigungssteuer einheit verbunden mit der elektronischen Steuerein heit (20) umfaßt.

3. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei die elektronische Steuerung (20) das Drucksignal im we sentlichen gleichlaufend oder gleichzeitig mit dem Erzeugen eines Einspritzsignals eingibt.

4. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei die elektronische Steuerung (20) das Drucksignal nach dem Erzeugen eines Einspritzsignals eingibt.

5. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei die elektronische Steuerung (20) das Drucksignal nach dem Erzeugen jedes Einspritzsignals eingibt.

6. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Motorparameter (105) ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nockenwellendrehzahl/Zeitsteuerung (110), Motor kurbelwellenposition, Motorkühlmitteltemperatur (115) Motorauslaß- bzw. -auspuffstaudruck, Luftein laßsammelleitungsdruck und Brennstoffdrosselposition umfaßt.

7. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Motorparameter (105) ein Nockenwellendrehzahl/Zeit steuersignal (110) umfaßt.

8. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 3, wobei der Motorparameter (105) ein Nockenwellendrehzahl/Zeit steuersignal (110) umfaßt.

9. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Motorparameter (105) ein Motorkurbelwellenpositions signal umfaßt.

10. Brennstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 3, wobei der Motorparameter (105) ein Motorkurbelwellenpositions signal umfaßt.

11. Verfahren zum Abfühlen einer Schwingung des Drucks des unter Druck gesetzten hydraulischen Betätiger strömungsmittels in einem Brennstoffeinspritzsystem mit hydraulisch betätigter, elektronisch gesteuerter Einspritzeinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist;
Ausgeben eines Einspritzsignals an eine hydraulisch betätigte Einspritzeinheit; und
Abfühlen eines hydraulischen Betätigerströmungsmit teldrucks ansprechend auf die Ausgabe des Einspritz signals.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren den Schritt des Abfühlens eines Motorparameters und der Ausgabe des Einspritzsignals ansprechend auf einen vorbestimmten Zustand des Motorparameters umfaßt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Abfühlens im wesentlichen gleichlaufend oder gleich zeitig durchgeführt wird mit dem Schritt der Ausgabe des Einspritzsignals.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Abfühlens nach dem Schritt der Ausgabe des Ein spritzsignals durchgeführt wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Abfühlens eines Motorparameters das Abfühlen eines Nockenwellendrehzahl/Zeitsteuersensors umfaßt.

16. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Abfühlens eines Motorparameters das Abfühlen eines Motorkurbelwellenpositionssensors umfaßt.

17. Verfahren zum Abfühlen einer Schwingung des Drucks eines unter Druck gesetzten hydraulischen Strömungs mittels in einem Einspritzsystem mit hydraulisch be tätigter, elektronisch gesteuerter Einspritzeinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Abfühlen eines Motorparameters;
Ausgabe eines Einspritzsignals als eine Funktion des Schrittes des Abfühlens eines Motorparameters; und
Abfühlen eines Drucks eines hydraulischen Betätiger strömungsmittels zu einer Zeit, die eine Funktion ist des Schritts der Ausgabe des Einspritzsignals.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt des Abfühlens eines Motorparameters das Abfühlen eines Nockenwellendrehzahl/ Zeitsteuersensors umfaßt.

19. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt des Abfühlens eines Motorparameters das Abfühlen eines Motorkurbelwellenpositionssensors umfaßt.

20. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt des Abfühlens eines Drucks eines hydraulischen Betäti gerströmungsmittels im wesentlichen gleichlaufend bzw. gleichzeitig mit dem Schritt der Ausgabe eines Einspritzsignals durchgeführt wird.