DE19741164A1 - Elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Treibstoffeinspritzvorrichtung, die eine Vorrichtung zur Erfassung von Ölviskosität benutzt, und Verfahren hierzu - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronisch gesteu­ erte, hydraulisch betätigte Treibstoffeinspritzvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, in einem Dieselmotor verwendet zu werden, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Ölviskosität, die in der Treibstoffeinspritzvorrichtung benutzt werden.

Herkömmlicherweise ist eine elektronisch gesteuerte, hydrau­ lisch betätigte Treibstoffeinspritzvorrichtung, wie sie in der WO 93/07381 beschrieben ist, als typische Treibstoffein­ spritzvorrichtung bekannt, die zur Verwendung in einem Die­ selmotor eingerichtet ist. In einer solchen Vorrichtung wird hydraulisches Öl mit verhältnismäßig hohem Druck jeder Ein­ spritzdüseneinheit zugeführt, um einen Druckverstärkungskol­ ben im Inneren der Einspritzdüseneinheit mit dem hydrauli­ schen Arbeitsdruck so zu betreiben, daß der Druckverstär­ kungskolben Treibstoff, der im Inneren der Einspritzdüsenein­ heit mit verhältnismäßig niedrigem Druck bevorratet ist, bis auf den Einspritzdruck druckbeaufschlagt, und der Einspritz­ druck hebt ein Nadelventil an, um die Treibstoffeinspritzung durchzuführen. Es sollte vermerkt werden, daß Schmieröl zum Schmieren des Motors als das hydraulische Öl in solchen Vor­ richtungen, wie sie oben erwähnt sind, verwendet wird.

Hydraulischer Druck, der dem Druckverstärkungskolben zuge­ führt wird, wird durch Öffnen/Schließen eines Elektromagnet­ ventils gesteuert, das in die Einspritzdüseneinheit inte­ griert ist, und zwar mittels eines Reglers wie eines ECU. Si­ gnale, die Angaben über Motordrehzahl, Gaspedal-Öffnungsgrad, Kurbelwinkel usw. liefern, werden in den Regler eingegeben. Der Regler bestimmt die Ventilöffnungszeit, während welcher das Elektromagnetventil offenzuhalten ist, und zwar auf der Grundlage der Daten von Motordrehzahl und Gaspedal-Öffnungs­ grad sowie unter Benutzung eines vorher eingespeicherten Schemas. Der Regler versetzt dann das Elektromagnetventil nur während der bestimmten Zeit (Ventilöffnungszeit) in den ein­ geschalteten Zustand, was es ermöglicht, daß ein angemessener Druck dem Druckverstärkungskolben zugeführt wird, um den Treibstoffeinspritzvorgang mit einer Höhe durchzuführen, die für den gegenwärtigen Betriebszustand des Motors angepaßt ist. Der Regler steuert auch den Innendruck des Ölverteilers als Druckvorratsbehälter in Übereinstimmung mit dem Betriebs­ zustand des Motors, so daß der hydraulische Arbeitsdruck, der dem Elektromagnetventil zugeführt wird, gesteuert werden kann.

Bei der herkömmlichen Treibstoffeinspritzeinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird die Menge der Treibstoffein­ spritzung entsprechend der Zeit bestimmt, während welcher das Elektromagnetventil offenzuhalten ist. Dieses System hat je­ doch den Nachteil, daß die Menge der Treibstoffeinspritzung pro Zeit (die Zeit, während welcher das Elektromagnetventil offengehalten wird) sich in Übereinstimmung mit der Änderung der Viskosität des hydraulischen Arbeitsöls ändern kann. Hy­ draulisches Öl (Schmieröl für den Motor wird als hydrauli­ sches Öl benutzt) erfährt unvermeidlich eine Änderung in sei­ ner Viskosität entsprechend dem Benutzungsgrad, der Tempera­ tur, dem Verbrauchszustand u. dgl. Da sich der Widerstand des hydraulischen Öls sich dann, wenn es durch das Elektromagnet­ ventil hindurchtritt, entsprechend einer solchen Änderung in der Viskosität ändert, ändert sich auch die Strömungsmenge des hydraulischen Öls pro Zeit (die Zeit, während welcher das Elektromagnetventil offengehalten wird) ebenfalls. Wenn die Strömungsmenge des hydraulischen Öls pro Zeit sich ändert, kann der Betriebszustand des Druckverstärkungskolbens und des Nadelventils nicht konstant gehalten werden, was zu einer Änderung in der Menge der Treibstoffeinspritzung führt. Die Än­ derung der eingespritzten Treibstoffmenge kann eine niedrige­ re Motorleistung und eine erhöhte Emission schädlicher Pro­ dukte wie etwa Rauch im Abgas verursachen.

Die elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Treib­ stoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Druckverstärkungskolben, der vom hydraulischen Druck eines hydraulischen Öls betrieben wird. Der hydrauli­ sche Druck wird durch Öffnen/Schließen eines Elektromagnet­ ventils gesteuert. Diese Treibstoffeinspritzvorrichtung um­ faßt eine Einspritzdüseneinheit, um Treibstoff mit dem Druck­ verstärkungskolben so unter Druck zu setzen, daß ihr Nadel­ ventil aufgehoben werden kann, Mittel zum Erfassen der Ölvis­ kosität, um die Viskosität des hydraulischen Öls zu erfassen, sowie einen Regler, um die Ventilöffnungszeit zu bestimmen, während welcher das Elektromagnetventil offengehalten werden muß, und zwar entsprechend dem Betriebszustand des Motors und zum Korrigieren der Ventilöffnungszeit auf der Grundlage ei­ nes Viskositätswertes, der von den Mitteln zum Erfassen der Ölviskosität erfaßt wurde.

Entsprechend dem oben beschriebenen Aufbau wird die Ventil­ öffnungszeit, während welcher das Elektromagnetventil offen­ zuhalten ist, auf der Grundlage eines Viskositätswerts korri­ giert, der von den Mitteln zum Erfassen der Ölviskosität er­ faßt wurde. Als Ergebnis kann die optimale Ventilöffnungszeit entsprechend der Viskosität des hydraulischen Öls bestimmt werden, und somit kann die Menge der Treibstoffeinspritzung stets konstant gehalten werden, ungeachtet der Änderung in der Ölviskosität, was die Änderung in der Treibstoffein­ spritzmenge bis auf einen Minimalpegel unterdrückt.

Die elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Treib­ stoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner erste Pumpenmittel, um das hydraulische Öl unter Druck zu setzen und das unter Druck gesetzte hydraulische Öl dem Elektromagnetventil zuzuführen. Das Schmieröl für den Motor wird als das hydraulische Öl benutzt. Die Mittel zum Erfassen der Ölviskosität umfassen bevorzugt zweite Pumpenmittel, die vom Motor angetrieben sind, um das Schmieröl jedem gleitenden Teil des Motors zuzuführen, sowie einen Öldruckfühler, um den Abgabedruck der zweiten Pumpenmittel zu erfassen. Dieser Auf­ bau ermöglicht das Erfassen der Viskosität des Schmieröls oder hydraulischen Öls durch eine Erfassungsvorrichtung mit viel einfacherer Ausbildung als beim Stand der Technik.

Zusätzlich sorgt die vorliegende Erfindung für eine Vorrich­ tung zum Erfassen der Ölviskosität, die Pumpenmittel umfaßt, die von einem Motor angetrieben sind, um Schmieröl jedem gleitenden Teil des Motors zuzuführen, einen Öldruckfühler zum Erfassen des Abgabedrucks der Pumpenmittel sowie einen Regler zum Erfassen der Viskosität des Schmieröls auf der Grundlage der Drehzahl des Motors und des Abgabedruckwertes, der vom Öldruckfühler erfaßt wurde. Diese Ölviskosität-Erfas­ sungsvorrichtung mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau gestattet die Bestimmung der Viskosität des Schmieröls mit hoher Genauigkeit.

Ferner sorgt die vorliegende Erfindung für ein Verfahren zum Erfassen der Ölviskosität. Dieses Verfahren umfaßt den Schritt, daß man, wenn man Schmieröl jedem gleitenden Teil eines Motors durch eine vom Motor betriebene Pumpe zuführt, alle die gleitenden Teile als eine Drossel ansieht, sowie den Schritt, die Viskosität des Schmieröls auf der Grundlage der Drehzahl des Motors und des Abgabedrucks der Pumpe auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drossel zu betrachten. In­ folge dieses Verfahrens kann die Bestimmung der Viskosität des Schmieröls mit hoher Genauigkeit sowie mit einer verhält­ nismäßig einfachen Vorrichtung durchgeführt werden.

Der Gegenstand der beigefügten, schematischen Zeichnung wird beispielsweise noch näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 einen Aufbau einer elektronisch gesteuerten, hy­ draulisch betätigten Treibstoffeinspritzvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt einer Einspritzdüsenein­ heit,

Fig. 3 ist ein Steuer-Flußdiagramm der elektronisch ge­ steuerten, hydraulisch betätigten Treibstoffeinspritzvorrich­ tung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 4 ist eine Darstellung, die ein Ölviskositätsdiagramm zeigt,

Fig. 5 ist eine Korrektur-Beiwertstabelle,

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Zuordnung zwischen der Ölviskosität und der Treibstoffeinspritzmenge zeigt.

Unten wird die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer elektronisch gesteuerten, hy­ draulisch betätigten Treibstoffeinspritzvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die elektronisch ge­ steuerte, hydraulisch betätigte Treibstoffeinspritzvorrich­ tung mit einer Vielzahl von Einspritzdüseneinheiten 2 verse­ hen, deren Zahl der Anzahl der Motorzylinder entspricht. Treibstoff in einem Treibstofftank 3 wird der Einspritzdüsen­ einheit 2 durch eine Treibstofförderpumpe 4 durch ein Treib­ stoffilter 5 hindurch zugeführt. Der Treibstoff wird jeder Treibstoffdüseneinheit 2 durch einen Treibstoffzufuhrkanal 6 zugeführt und wird letztlich zum Treibstofftank 3 durch einen Treibstoffrückführkanal 7 zurückgeführt. Da jede Einspritzdü­ seneinheit 2 an jedem Zylinderkopf (in Fig. 1 nicht gezeigt) angebracht ist, sind der Treibstoffzuführkanal 6 und der Treibstoffrückführkanal 7 tatsächlich von einer Öffnung ge­ bildet, die im Inneren des Zylinderkopfes gebildet ist, sowie Kanälen, die die Öffnung und den Treibstofftank verbinden.

Jede Einspritzdüseneinheit 2 ist mit einem Ölverteiler 8 ver­ bunden, der hydraulisches Öl (d. h. Öldruck) mit verhältnismä­ ßig hohem Druck (etwa 20 bis 40 MPa) ansammelt und das hy­ draulische Öl zu jeder Einspritzdüseneinheit 2 verteilt. In der vorliegenden Ausführungsform wird Schmieröl zum Schmieren des Motors als das hydraulische Öl benutzt, was somit einen einfacheren Aufbau und niedrigere Kosten ermöglicht. Es kann jedoch auch hydraulisches Öl ausschließlich für Einspritzdü­ seneinheiten 2 bereitgestellt und benutzt werden. Eine Hoch­ druck-Ölpumpe 9 (erste Pumpenmittel), die vom Motor angetrie­ ben oder diesem zugeordnet ist, gibt das unter hohem Druck stehende hydraulische Öl an den Ölverteiler 8 durch einen Hochdruck-Ölkanal 10 ab. Der Druck, der im Ölverteiler 8 an­ gesammelt ist, wird von einem Strömungssteuerventil 11 ge­ steuert. Das Strömungssteuerventil 11 steuert mehr im einzel­ nen den Abgabedruck aus der Hochdruck-Ölpumpe 9 sowie den an­ gesammelten Druck oder Innendruck im Verteiler 8 durch Rück­ führen eines Anteils des hydraulischen Öls, das von der Hoch­ druck-Ölpumpe 9 über einen Öl-Rückführkanal 12 zu einem Öl­ tank 13 (oder einer Ölwanne) abgegeben wird.

Das hydraulische Öl oder Schmieröl im Öltank 13 wird zur Ein­ laßseite der Hochdruck-Ölpumpe 9 durch einen Niederdruckkanal 14 abgegeben. Eine Öl-Förderpumpe 15, die vom Motor angetrie­ ben oder diesem zugeordnet ist, ist am Niederdruckkanal 14 vorgesehen, und die Öl-Förderpumpe 15 pumpt das hydraulische Öl in den Öltank 13, setzt das Öl unter Druck mit geeigneter Höhe und gibt dann das unter Druck gesetzte Öl an die Hoch­ druck-Ölpumpe 9 ab. Es sollte vermerkt werden, daß die Öl-Förder­ pumpe 15 weggelassen werden kann, wenn die Hochdruck-Öl­ pumpe 9 ausreichend imstande ist, die ganze Pumparbeit ih­ rerseits zu erledigen. Der Niederdruck-Ölkanal 14 weist ein Ölfilter 16 und einen Ölkühler 17 auf, die aufeinanderfolgend auf der Abgabeseite der Öl-Förderpumpe 15 vorgesehen sind.

Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen; ein Regler 18 mit einer CPU oder ECU ist gezeigt. Der Regler 18 ist elektrisch an ein Elektromagnetventil 19 einer jeden Einspritzdüsenein­ heit 2, einen Verteilerdruckfühler 20 des Ölverteilers 8 und das Strömungssteuerventil 11 angeschlossen. Der Regler 18 ist auch elektrisch an einen Motordrehzahlfühler 21 angeschlos­ sen, um die Motordrehzahl (Drehung pro Zeiteinheit) zu erfas­ sen, an einen Gaspedal-Öffnungsfühler 22, um den Öffnungsgrad des Gaspedals zu erfassen, und einen Kurbelwinkelfühler 23, um den Kurbelwinkel des Motors (nicht gezeigt) zu erfassen. In gleichartiger Weise sind ein Temperaturfühler für Kühlwas­ ser, ein Einlaßrohr-Innendruckfühler, ein Umgebungsdruckfüh­ ler und ein Treibstoff-Temperaturfühler, u. dgl. (nicht ge­ zeigt), an den Regler 18 angeschlossen. Die Menge der Treib­ stoffeinspritzung wird auf der Grundlage der Ausgaben dieser Fühler begründet.

Als nächstes zeigt Fig. 2 den detaillierten Aufbau der Ein­ spritzdüseneinheit 2. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfaßt jede Einspritzdüseneinheit 2 ein Elektromagnetventil 19 in seinem oberen Abschnitt. Das Elektromagnetventil 19 umfaßt eine Elektromagnetspule 24, einen Anker 25, ein Ventilteil 26 und eine Ventil-Rückstellfeder 27. Die elektromagnetische Spule 24, die in Fig. 2 gezeigt ist, befindet sich in ihrem unerregten Zustand, in dem 24 nicht erregt ist. Das unter ho­ hen Druck gesetzte, hydraulische Öl (Hochdruck-Öl) aus dem Ölverteiler 8 wird ständig über einen Ölzufuhrkanal 29 zuge­ führt, der in dem Einspritzdüsengehäuse 28 ausgebildet ist. Es sollte vermerkt werden, daß in Fig. 2 das Ventilteil 26, das von der Rückstellfeder 27 belastet ist, den Auslaß eines Ölzufuhrkanals 29 verschließt und somit das hydraulische Hochdrucköl absperrt.

Wenn die Elektromagnetspule 24 von einem Ventilöffnungssignal (EIN-Signal) vom Regler 18 her erregt wird, werden der Anker 25 und das Ventilteil 26 in gemeinsamer Zuordnung gegen die Rückstellkraft der Ventilrückstellfeder 27 angehoben. Als Er­ gebnis wird der Auslaß des Ölzufuhrkanals 29 geöffnet und das hydraulische Hochdrucköl tritt in eine Hydraulikölkammer 30 ein. Dieses hydraulische Öl oder dieser hydraulische Druck ist an der hydraulischen Arbeitsfläche 32 wirksam, die an der oberen Oberfläche eines Druckverstärkungskolbens 31 ausgebil­ det ist, und drückt den Druckverstärkungskolben 31 gegen die Rückstellkraft einer Kolben-Rückstellfeder 33 nach unten.

Der Druckverstärkungskolben 31 komprimiert den Niederdruck-Treib­ stoff und setzt ihn unter Druck, der in der Treibstoff­ vorratskammer 32 bevorratet ist. Der unter Druck gesetzte Treibstoff wirkt dann auf einen verjüngten Abschnitt 36 eines Nadelventils 35 über eine Hochdruck-Treibstofföffnung 34 ein, die in einem Düsenkörper 33 ausgebildet ist, und sein Treib­ stoffdruck hebt das Nadelventil 35 gegen die Rückstellkraft einer Düsen-Rückstellfeder 37 an. Dementsprechend wird Treib­ stoff mit einem vorbestimmten Einspritzdruck aus einer Ein­ spritzbohrung 38 an der Spitze des Düsenkörpers 33 in den Zy­ linder über einen Freiraum rund um das Nadelventil 35 einge­ spritzt.

Die Treibstoffzufuhr zur Treibstoffvorratskammer 32 wird durchgeführt, wie unten beschrieben. Die Einspritzdüsenein­ heit 2 ist an einen Zylinderkopf 38 angebracht. Eine Treib­ stofföffnung 39 ist im Inneren des Zylinderkopfes 38 ausge­ bildet. Die Treibstofföffnung 39 steht in Strömungsmittelver­ bindung mit dem Treibstoffeinlaß 41 einer Haltemutter 40, so daß der Treibstoff in die Einspritzdüseneinheit 2 strömen kann. Der Treibstoff wird in einem Freiraum 42 bevorratet, der zwischen der Haltemutter 40 und dem Düsenkörper 33 ausge­ bildet ist, und dieser Treibstoff tritt durch eine Treib­ stoff-Einleitungsöffnung 43 und eine Federkammer 44 hindurch, die im Inneren des Düsenkörpers 33 ausgebildet ist, und dann durch ein Rückschlagventil 45, bevor er letztlich in die Treibstoffvorratskammer 32 eintritt.

Wenn der Treibstoff in der Treibstoffvorratskammer 32 unter Druck gesetzt wird, wird das Rückschlagventil 45 vom Treib­ stoffdruck versperrt, und somit wird der unter Druck gesetzte Treibstoff zum verjüngten Abschnitt 36 des Nadelventils 35 alleine durch die Hochdruck-Treibstofföffnung 34 zugeleitet. Wenn andererseits der Einspritzvorgang fertiggestellt ist und der Druckverstärkungskolben 31 angehoben wird, dann wird das Rückschlagventil 45 infolge des verringerten Drucks in der Treibstoffvorratskammer 32 geöffnet, was es dem Niederdruck­ treibstoff in der Federkammer 44 ermöglicht, in die Treib­ stoffvorratskammer 32 eingespeist zu werden.

In diesem Stadium ist das untere Ende des Schaftes 46 des Druckverstärkungskolbens 31 verschieblich in die Treibstoff­ vorratskammer 32 eingeführt, und ein O-Ring 47, der am Ein­ führungsquerschnitt vorgesehen ist, dichtet den Treibstoff ab. Zusätzlich ist ein O-Ring 48 an der Haltemutter 40 am Übergang des Düsenkörpers 33 in das Einspritzdüsengehäuse 28 vorgesehen, der den Treibstoffaustritt aus dem Freiraum 42 verhindert. Der napfförmige Kopf 49 des Druckverstärkungskol­ bens 31 ist verschieblich in eine Zylinderbohrung 50 einge­ führt.

Ein Raum, der unter dem Kopf 49 in der Zylinderbohrung 50 ge­ bildet ist, die die Kolben-Rückstellfeder 33 aufnimmt, ist eine Luftkammer 51. Die Luftkammer 51 steht in Strömungsmit­ telverbindung mit der Außenseite der Einspritzdüseneinheit 2 (oder einem Raum über dem Zylinderkopf 38 innerhalb der Zy­ linderkopfabdeckung), und zwar durch eine Umgehungsbohrung 52. Wenn dementsprechend hydraulisches Öl austritt, dann kann das austretende hydraulische Öl in der Luftkammer 51 gesam­ melt und in den Raum über dem Zylinderkopf 38 im Inneren der Zylinderkopfabdeckung abgegeben werden. Das abgegebene hy­ draulische Öl wird unmittelbar als Schmieröl für Nocken, Drehzapfen, u. dgl., benutzt.

Andererseits steht die hydraulische Ölkammer 30 mit der In­ nenseite des Zylinderkopfes 38 durch einen Ölabgabekanal 53 in Strömungsmittelverbindung, der im oberen Abschnitt des Einspritzdüsengehäuses 28 ausgebildet ist. Wenn das Elektro­ magnetventil 19 angeschaltet wird, dann wird das Ventilteil 26 bis zum Totpunkt angehoben und der Einlaß des Ölabgabeka­ nals 53 wird versperrt. Wenn dann das Elektromagnetventil 19 abgeschaltet wird, wird der Einlaß des Ölabgabekanals 53 ge­ öffnet und das Hochdrucköl in der hydraulischen Kammer 30 wird durch den Ölabgabekanal 53 abgegeben, so daß der Treib­ stoffeinspritzvorgang fertiggestellt wird. Das abgegebene hy­ draulische Öl, das, wie oben beschrieben, Schmieröl ist, wird zum Schmieren von Nocken, Drehzapfen, u. dgl., verwendet.

Wie in der Zeichnung gezeigt, ist das Ventilteil 26 als ein Tellerventil ausgebildet, dessen unterer Teil 26a den Auslaß des Ölzufuhrkanals 29 und dessen oberer Teil 26b den Einlaß des Ölabgabekanals 53 versperrt. Ein Führungsschaft 26c, der das untere Teil des Ventilteils 26 ist, ist verschieblich in die Bohrung 28c des Einspritzdüsengehäuses 28 so eingesetzt, daß das Ventilteil 26 während seiner Aufwärts-/Abwärtsbewe­ gung geführt ist.

Ein charakteristisches Merkmal des Aufbaus gemäß der vorlie­ genden Erfindung ist die Bereitstellung von Mitteln zum Er­ fassen der Ölviskosität, um die Viskosität des hydraulischen Öls (des Schmieröls) zu erfassen. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Vorrichtung 1 mit einer Ölpumpe 54 (zweite Pumpenmittel) zum Schmieren des Motors versehen, sowie mit der oben erwähn­ ten Ölzufuhrpumpe 15 und der Hochdruck-Ölpumpe 9. Die Ölpumpe 54, die wie bei anderen Motorsystemen vom Motor angetrieben oder diesem zugeordnet ist, liefert an jedes der Gleitteile wie etwa Nockenwellen, Kurbelwellen und Getriebeanordnungen des Motors eine geeignete Menge des Schmieröls im Öltank 13 entsprechend der Motordrehzahl. In Fig. 1 sind diese gleiten­ den Teile, wie sie oben erwähnt sind, alle gemeinsam symbo­ lisch als eine Drossel 55 betrachtet und als solche darge­ stellt.

Ferner ist ein Öldruckfühler 56 zum Erfassen des Abgabedruc­ kes der Ölpumpe 54 an der stromaufwärts gelegenen Seite der Drossel 55 vorgesehen, und die Erfassungssignale aus dem Öl­ druckfühler 56 werden an den Regler 18 übertragen.

Als nächstes wird das Verfahren zum Steuern der elektronisch gesteuerten, hydraulisch betätigten Treibstoffeinspritzvor­ richtung 1 durch den Regler 18 entsprechend einem Steuer-Fluß­ diagramm beschrieben, das in Fig. 3 gezeigt ist.

Während des Betriebs des Motors gibt der Kurbelwellenfühler 23 ständig Impulssignale aus, die den Kurbelwinkel des Motors angeben. Der Regler 18 beginnt, von dem Augenblick der Einga­ be eines vorbestimmten Standardimpulses (Schritt 1) Zeit bis zur Einspritzzeit T mit einem Zählwerk zu zählen, das in 18 enthalten ist. Zusätzlich wird auch die Steuerung zum Bestim­ men der beabsichtigten Einspritzzeit (der beabsichtigten Ven­ tilöffnungszeit) T_inj ebenfalls im Augenblick der Eingabe ei­ nes vorbestimmten Standardimpulses gestartet. Der Kurbelwel­ lenfühler 23 kann nahe der Antriebswelle der Hochdruck-Ölpum­ pe 9 angeordnet sein, so daß der Standardimpuls an dem oberen Totpunkt eines jeden Zylinders erzeugt wird.

Dann werden im Schritt 2 die Motordrehzahl Ne, der Gaspedal-Öffnungs­ grad Acc, die Innendruck Pm des Ölverteilers 8 (der Verteilerdruck) und der Abgabedruck Po der Ölpumpe 54 aus je­ dem Meßsignal des Motordrehzahlfühlers 21, des Gaspedal-Öff­ nungsgradfühlers 22, des Öldruckfühlers 20 bzw. des Öldruck­ fühlers 56 abgelesen.

Beim Schritt 3 wird die beabsichtigte Grund-Treibstoffein­ spritzmenge Q_BASE und die beabsichtigte Einspritzzeit Tt ent­ sprechend dem Diagramm bestimmt, das im ROM vorabgespeichert ist, und zwar hauptsächlich auf der Grundlage der Motordreh­ zahl Ne und des Gaspedal-Öffnungsgrades Acc, die im Schritt 2 abgelesen werden. Als Ergebnis kann die Treibstoffeinspritz­ menge auf der Grundlage des gegenwärtigen Betriebszustandes des Motors bestimmt werden. Ferner, obwohl in Fig. 3 nicht gezeigt, wird ein beabsichtigter Verteilerdruck PmO auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Gaspedal-Öffnungsgra­ des Acc bestimmt, und das Strömungssteuerventil 11 wird der Einsatzsteuerung entsprechend der Diskrepanz zwischen dem be­ absichtigten Verteilerdruck PmO und dem tatsächlichen Vertei­ lerdruck Pm unterzogen, so daß diese beiden Verteilerdrücke gleich sein können. Der beabsichtigte Verteilerdruck PmO wird so eingestellt, daß er in einem Zustand niedriger Drehzahl/ver­ ringerter Last niedrig wird, wenn der Gaspedal-Öffnungs­ grad verhältnismäßig klein wird, und in einen Zustand mit ho­ her Drehzahl/erhöhter Last hoch wird, wenn der Gaspedal-Öff­ nungsgrad verhältnismäßig groß ist.

Als nächstes wird im Schritt 4 die Ölviskosität (µ-Faktor) auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Pumpen-Abga­ bedrucks Po bestimmt, die im Schritt 2 abgelesen wurde, unter Benutzung des Ölviskositätdiagramms, das in Fig. 4 gezeigt ist, und dann wird ein Korrekturbeiwert K auf der Grundlage dieser Ölviskosität (µ) in Übereinstimmung mit der Korrektur­ beiwerttabelle bestimmt, die in Fig. 5 gezeigt ist. Die not­ wendigen Diagramme und Tabellen, wie sie oben beschrieben sind, sind alle im ROM des Reglers 18 voreingespeichert.

Das Ölviskositätsdiagramm, das in Fig. 4 gezeigt ist, stellt eine empirisch bestätigte Zuordnung zwischen der Motordreh­ zahl Ne (an der X-Achse aufgetragen) und dem Pumpenabgabe­ druck Po (an der Y-Achse aufgetragen) unter verschiedenarti­ gen Bedingungen der hydraulischen Ölviskosität (µ) dar. Das Diagramm zeigt drei Viskositätskurven, wenn der µ-Wert je­ weils 6,5, 15 und 300 (cst) beträgt, aber auch andere Visko­ sitätskurven und andere µ-Werte könnten ebenso dargestellt werden. Je größer der µ-Wert wird, desto mehr trachten die Kurven danach, sich mit weniger Raum zwischeneinander auszu­ breiten.

Da jedes gleitende Teil des Motors hierbei einen im wesentli­ chen konstanten Widerstand erfährt, können alle gleitenden Teile symbolisch von einer einzigen Drossel oder einer fe­ sten, kleinen Öffnung 55 dargestellt werden. Andererseits ist die Ölpumpe 54 vom Motor durch Zuordnung angetrieben und er­ höht somit die Abgabe-Strömungsmenge und den Abgabedruck, wenn die Motordrehzahl zunimmt. Selbst wenn die Motordrehzahl konstant gehalten wird, kann sich jedoch der Abgabedruck aus der Ölpumpe 54 ändern, da unterschiedliche Öl-Viskositätser­ gebnisse (µ-Ergebnisse) zu einem unterschiedlichen Strömungs­ widerstand an der Drossel 55 führen. Wenn dementsprechend ein Diagramm, das die Zuordnung zwischen der Motordrehzahl Ne, dem Pumpenabgabedruck Po und der Ölviskosität (µ) darstellt, vorher bereitgestellt wurde, kann der Wert der Ölviskosität (µ) zuverlässig aus der Motordrehzahl Ne und dem Pumpenabga­ bedruck Po bestimmt werden. Der Pumpenabgabedruck Po hat die Eigenschaft, proportional zum Quadrat der Motordrehzahl Ne zuzunehmen, weil er durch die Drossel 55 hindurchtritt. Der proportionale Beiwert ändert sich in diesem Fall gemäß der Ölviskosität (µ).

Fig. 5 zeigt das Korrekturbeiwert-Diagramm, das die Zuordnung zwischen der Ölviskosität µ (aufgetragen auf der X-Achse) und dem Korrekturbeiwert K (aufgetragen auf der Y-Achse) dar­ stellt und es somit gestattet, daß der K-Wert auf der Grund­ lage des µ-Werts bestimmt wird, der so erhalten wurde, wie dies oben beschrieben ist.

Wie oben erwähnt, erfährt die herkömmliche Vorrichtung eine Änderung in der Treibstoffeinspritzmenge infolge der Änderung in der Viskosität des hydraulischen Öls (gezeigt in Fig. 6). In diesem Diagramm, das in Fig. 6 gezeigt ist, bleiben der Druck des hydraulischen Öls (Verteilerdruck Pm) und die Zeit, während welcher das Elektromagnetventil 19 offengehalten wird (Treibstoffeinspritzzeit T_inj), konstant.

Wie in Fig. 6 gezeigt, trachtet die Treibstoffeinspritzmenge Q danach, abzunehmen, wenn die Viskosität µ des hydraulischen Öls zunimmt. Der Grund hierfür wird nachfolgend beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist, wenn das Elektromagnetventil 19 geöffnet wird und das Ventilteil 26 angehoben wird, ein Auslaß des Ölzufuhrkanals 29 gebildet, der ebenfalls als eine Drossel wirksam ist. Infolge des Durchtrittswiderstandes die­ ser Drossel wird verursacht, daß, je höher die Viskosität ist (je "härter" das hydraulische Öl ist), desto langsamer der Eintritt des hydraulischen Öls wird, was weniger Takte des Druckverstärkungskolbens 31 erbringt und somit die Treib­ stoffeinspritzmenge Q verringert.

Zusätzlich zeigt Fig. 6 eine beträchtliche Abnahme in der Treibstoffeinspritzmenge Q, wenn die Viskosität (µ) des hy­ draulischen Öls äußerst gering ist. Der Grund für diese Ab­ nahme wird unten beschrieben. Es wird auf Fig. 2 Bezug genom­ men; wenn das Elektromagnetventil 19 seinen Zustand vom ge­ schlossenen zum offenen ändert, dann wird das Ventilteil 26, das dem Auslaß des Ölzufuhrkanals 29 nächstgelegen ist, ange­ hoben, bis 26 den Einlaß des Ölabgabekanals 53 versperrt. Während dieser Aufwärts-Hubbewegung tritt ein Zustand ein, in dem das Ventilteil 26 sowohl den Auslaß des Ölzufuhrkanals 29 als auch den Einlaß des Ölabgabekanals 53 offenhält. In einem solchen Zustand des Ventilteils 26 strömt, wenn die Viskosi­ tät µ äußerst gering ist (oder wenn das hydraulische Öl außerordentlich "weich" ist), das hydraulische Öl, das aus dem Ölzufuhrkanal 29 eintritt, unmittelbar in den Ölabgabekanal 53, was eine beträchtliche Abnahme in der Treibstoffein­ spritzmenge Q verursacht.

Bei der Einspritzvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird ein Korrekturbeiwert K, der in geeigneter Weise der Öl­ viskosität µ entspricht, entsprechend der Korrekturbeiwertta­ belle bestimmt, die in Fig. 5 gezeigt ist, so daß eine Änderung in der Viskosität des hydraulischen Öls nicht die Treib­ stoffeinspritzmenge Q beeinträchtigt. Es sollte vermerkt wer­ den, daß die Kurve, die im Diagramm der Fig. 5 gezeigt ist, eine umgekehrte Zuordnung zu der Kurve ist, die in Fig. 6 ge­ zeigt ist.

Nach Bestimmung des Korrekturbeiwerts K wird eine beabsich­ tigte Grund-Ventilöffnungszeit T_injBASE, während der das Elek­ tromagnetventil 19 offengehalten wird (die Zeit, während wel­ cher das Elektromagnetventil 24 erregt ist), aus dem Dia­ gramm, das in Fig. 3 gezeigt ist, beim Schritt 5 bestimmt, und zwar auf der Grundlage der beabsichtigten Grund-Ein­ spritzmenge Q_BASE und auf dem Verteilerdruck Pm, der beim Schritt 3 (S3) erhalten wurde.

Als nächstes wird beim Schritt 6 die beabsichtigte Grund-Ventil­ öffnungszeit T_injBASE mit dem T_inj multipliziert, das in Anbetracht der Änderung der Ölviskosität bestimmt wurde.

Beim Schritt 7 wird bestimmt, ob die laufende Zeit T der Treibstoffeinspritzzeit Tt entspricht oder nicht. Wenn die Zeit T der Treibstoffeinspritzzeit Tt entspricht (d. h., wenn die Treibstoffeinspritzzeit Tt herankommt), geht der Vorgang weiter zum Schritt 8 und das Elektromagnetventil 19 wird auf EIN geschaltet (geöffnet), und zwar während der beabsichtig­ ten Ventilöffnungszeit T_inj. Dementsprechend kann eine Treib­ stoffeinspritzung mit der optimalen Treibstoffmenge, dem op­ timalen Druck und unter optimalen zeitlichen Einspritzumstän­ den durchgeführt werden, die die Viskosität des hydraulischen Öls berücksichtigt haben.

Deshalb kann, wenn das Schmieröl, das verwendet wird, einer Änderung in seiner Viskosität infolge eines Abnutzungsunter­ schieds, einer Temperaturänderung, einer verschlechterten Qualität, u. dgl., unterzogen wird, die Treibstoffeinsprit­ zung mit einer konstanten Menge von Treibstoff stets erzielt werden, so daß die Änderung in der Treibstoffeinspritzmenge auf den Minimalpegel gebracht wird. Zusätzlich können eine Abnahme in der Motorleistung und eine Zunahme bei den schäd­ lichen Anteilen im Abgas, die mit der Änderung der Treibstof­ feinspritzmenge auftreten würden, verhindert werden.

Ferner sind als besonders einzigartiger Aspekt der Einspritz­ vorrichtung 1 das hydraulische System zum Betreiben der Ein­ spritzdüseneinheit 2 (zusammen mit der Hochdruck-Ölpumpe 9) und das Schmiersystem zum Schmieren des Motors (zusammen mit der Ölpumpe 54) getrennt, benützen aber gemeinsam dasselbe Schmieröl. Bei der Erfassung der Ölviskosität sind die glei­ tenden Teile des Motors alle zusammengefaßt als eine einzige "Drossel" angesehen, und die Ölviskosität (µ) wird aus dem Einlaßdruck der "Drossel" (dem Pumpenabgabedruck Po) und der Motordrehzahl (Drehung pro Minute) Ne bestimmt. Als Ergebnis ist ein einziger hydraulischer Druckfühler 56, der zum norma­ len Schmiersystem hinzugefügt wird, ausreichend für die ge­ naue Erfassung der Ölviskosität (µ), was einen einfacheren Aufbau und somit niedrigere Kosten ermöglicht.

Da ferner andere Motoren mit einer normalen (herkömmlichen) Treibstoffeinspritzvorrichtung stets mit einem gesonderten Schmiersystem mit einer Ölpumpe versehen sind, können die Öl­ viskositäts-Erfassungsvorrichtung und das zugehörige Verfah­ ren, wie sie oben beschrieben sind, praktisch ohne Komplika­ tion zu allen Motoren hinzugefügt werden. Zusätzlich kann diese Ölviskositäts-Erfassungsvorrichtung und das Verfahren hierzu nicht nur zum Korrigieren der Steuerung der Treibstof­ feinspritzmenge benutzt werden, sondern auch zur Warnung bei einer Verschlechterung des Öls (d. h., einer Warnung für den Betreiber des Motors hinsichtlich der Ankunft der Zeit zum Wechseln des Öls). Diese Vorrichtung und dieses Verfahren können mühelos wahlweise zu einem herkömmlichen Motor hinzu­ gefügt werden, was ein bemerkenswerter Vorteil ist.

Im übrigen beruht die herkömmliche, verbreitete Korrekturme­ thode der Treibstoffeinspritzmenge auf der Erfassung der Hy­ drauliköltemperatur. Reibung in einem Motor ändert sich ent­ sprechend einer Änderung der Ölviskosität, die veranlaßt ist von einer Öltemperaturänderung, und dieses Verfahren erhöht/ver­ ringert einfach die Treibstoffeinspritzmenge so, daß die Änderung in der Reibung (infolge der Temperaturänderung) kor­ rigiert werden kann. Dieses Verfahren kann jedoch nicht die genaue Ölviskosität erfassen, und die Erfassung einer Diffe­ renz in der Beschaffenheit des Öls sowie eines verschlechter­ ten Zustands des Öls stehen außer Frage.

Es ist auch ein Verfahren zum Erfassen der Ölviskosität durch Druckunterschied des Schmieröls in dem Ölverteilersystem in der japanischen Patentanmeldung 5-10866 offenbart. Dieses Verfahren hat jedoch den beträchtlichen Nachteil, zwei hy­ draulische Druckfühler im Ölverteilersystem zu erfordern, was zu höheren Kosten und größerem Einbauraum führt.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Übereinstimmung mit ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfin­ dung nicht auf diese beschränkt, sondern kann auch auf alle anderen Ausführungsformen angewandt werden, wie etwa auf An­ wendungsformen, in denen die Einspritzdüsen einen unter­ schiedlichen Aufbau aufweisen.

Bei einer elektronisch gesteuerten, hydraulisch betätigten Treibstoffeinspritzvorrichtung wird somit der Viskositätswert (µ) des hydraulischen Öls von einer Ölviskositäts-Erfassungs­ vorrichtung 54, 56 erfaßt, und dann wird die beabsichtigte Grundventilöffnungszeit T_injBASE, während welcher ein Elektro­ magnetventil 19 einer Einspritzdüseneinheit 2 offengehalten werden soll, auf der Grundlage des erfaßten Viskositätswerts korrigiert. Schmieröl zum Schmieren eines Motors wird als Hy­ drauliköl benutzt. Die Ölviskositäts-Erfassungsvorrichtung umfaßt eine Ölpumpe 54 zum Zuführen des Schmieröls zu jedem gleitenden Teil des Motors sowie einen Öldruckfühler 56 zum Erfassen des Abgabedrucks Po der Ölpumpe 54. Alle die glei­ tenden Teile des Motors werden als eine einzige "Drosselstel­ le" 55 angesehen, und die Viskosität (µ) des hydraulischen Öls wird entsprechend einem schon vorher vorbereiteten Dia­ gramm aus der Motordrehzahl Ne und dem Abgabedruck Po be­ stimmt, wobei die Änderung im Durchgangswiderstand an der "Drosselstelle" 55 benutzt wird, die von einer Änderung in der Ölviskosität veranlaßt wird. Diese Ölviskositäts-Erfas­ sungsvorrichtung 54, 56 und die Ölviskositäts-Erfassungsvor­ richtung, die diese Vorrichtung 54, 56 benutzt, können mühe­ los wahlweise zu jedem herkömmlichen Motor hinzugefügt wer­ den.

Claims (4)

1. Elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Treib­ soffeinspritzvorrichtung, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
eine Einspritzdüseneinheit (2) mit einem Druckverstär­ kungskolben (31), der vom hydraulischen Druck eines Hydrau­ liköls betrieben wird, um den Treibstoff mit dem Druckver­ stärkungskolben (31) so unter Druck zu setzen, daß sein Na­ delventil (35) abgehoben werden kann, wobei der hydraulische Druck durch Öffnen/Schließen eines Elektromagnetventils (19) gesteuert wird;
Ölviskositäts-Erfassungsmittel zum Erfassen der Viskosi­ tät des Hydrauliköls; und
einen Regler (18) zum Bestimmen der Ventilöffnungszeit, während welcher das Elektromagnetventil (19) offengehalten werden muß, entsprechend dem Betriebszustand des Motors, und zum Korrigieren der Ventilöffnungszeit auf der Grundlage ei­ nes Viskositätswerts, der von den Ölviskositäts- Erfassungsmitteln erfaßt wurde.

2. Elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Treib­ stoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ferner erste Pumpenmittel (9) umfaßt, um das Hydrauliköl unter Druck zu setzen und das unter Druck gesetzte Hydrauliköl dem Elektromagnetventil (19) zuzuführen, wobei das Hydrauliköl das Schmieröl für den Motor ist, und daß die Ölviskositäts-Erfassungsmittel zweite Pumpenmit­ tel (54) umfassen, die vom Motor angetrieben sind, um das Schmieröl jedem gleitenden Teil des Motors zuzuführen, sowie einen Öldruckfühler (56) zum Erfassen des Abgabedrucks der zweiten Pumpenmittel (54).

3. Ölviskositäts-Erfassungsvorrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie die folgenden Merkmale auf­ weist:
Pumpenmittel (54), die von einem Motor angetrieben sind, um ein Schmieröl jedem gleitenden Teil des Motors zuzuführen;
einen Öldruckfühler (56) zum Erfassen des Abgabedrucks der Pumpenmittel (54); und
einen Regler (18) zum Bestimmen der Viskosität des Schmieröls auf der Grundlage der Drehzahl des Motors und des Abgabedruckwertes, der vom Öldruckfühler (56) erfaßt wurde.

4. Verfahren zum Erfassen der Ölviskosität, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es die folgenden Schritte auf­ weist:
die Erfassung der Motordrehzahl;
die Erfassung dann, wenn ein Schmieröl zu jedem gleiten­ den Teil des Motors von einer motorgetriebenen Pumpe (54) zu­ geführt wird, des Abgabedrucks dieser Pumpe (54) stromauf­ wärts von jedem gleitenden Teil des Motors; und
die Bestimmung der Viskosität des Schmieröls auf der Grundlage der Drehzahl des Motors und des Abgabedrucks der Pumpe (54).