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WO1989007195A1 - Procede de dosage de la quantite d'injection de carburant - Google Patents

Procede de dosage de la quantite d'injection de carburant Download PDF

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Publication number
WO1989007195A1
WO1989007195A1 PCT/DE1989/000012 DE8900012W WO8907195A1 WO 1989007195 A1 WO1989007195 A1 WO 1989007195A1 DE 8900012 W DE8900012 W DE 8900012W WO 8907195 A1 WO8907195 A1 WO 8907195A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pump piston
window
metering
pump
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1989/000012
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Karle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO1989007195A1 publication Critical patent/WO1989007195A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/406—Electrically controlling a diesel injection pump
    • F02D41/408—Electrically controlling a diesel injection pump of the distributing type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for metering the fuel injection quantity in a fuel injection pump of the distributor type for internal combustion engines of the type defined in the preamble of claim 1.
  • FIG. 1 of the drawing in which the speed curve of the crankshaft (a) and camshaft (b) of a four-cylinder engine is included
  • the inventive method with the characterizing features of claim 1 has the advantage that speed changes between the time of the calculation of the closing time and the actual metering and the calculated closing time of the check valve is extended or shortened in accordance with the amount of the speed drop or the speed increase.
  • the correction or weighting factor is indeed based on measurements during the previous injection stroke of the injection
  • the weighting factor directly uses the ratio of the throughput time of the metering window to the throughput time of the measurement window.
  • the method according to the invention also has significant advantages over such a correction method.
  • a map application
  • speed errors are also detected, which arise from the scatter of specimens of the internal combustion engine.
  • only typical characteristic maps can be stored due to the measurement outlay in the method outlined and can generally be used for all fuel injection pumps to correct the closing time of the check valve. Individual deviations from these maps are not taken into account.
  • changes in speed caused by more or less large belt lots between the crankshaft and camshaft also do not lead to errors in the metering of the fuel injection quantity.
  • FIG. 2 of the drawing in which the same diagram as in FIG. 1 is shown, but for a loose belt between crankshaft (a) and camshaft (b). In comparison to Fig. 1, the enlarged is clearly
  • Speed drop between the area of the measuring window and the area of the actual metering can be seen, which here is about 80 rpm. This speed difference could not be compensated for by means of a stored map as described above. In the method according to the invention, however, such speed differences are also detected by individual speed measurements for each fuel metering and the metering duration is corrected accordingly.
  • a device for carrying out the method according to the invention can be implemented at a
  • Fig. 1 each has a diagram of the speed curve and 2 on the angle of rotation on the crankshaft (a) and camshaft (b) of a four-cylinder engine with
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a fuel injection pump of the distributor type for a four-cylinder internal combustion engine
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a specific embodiment of the fuel injection pump in FIG. 3,
  • a bushing 12 is arranged in a bore 10 of a housing 11, in the cylinder bore 13 of which a pump piston 14 in a known manner a reciprocating and at the same time rotating movement executes.
  • the pump piston 14 is driven by a cam drive 15 via a shaft 16 which rotates synchronously with the speed of the internal combustion engine supplied with fuel by the fuel injection pump.
  • a pump working space 17 is delimited from the end face of the pump piston 14 and communicates with a pump via a supply channel 18
  • Low-pressure fuel chamber or suction chamber 19 in the housing 11 of the fuel injection pump is connected.
  • the suction chamber 19 is supplied with fuel via a feed pump 20, which is seated on the shaft 16 in a rotationally fixed manner.
  • the feed pump 20 is supplied via a feed line 21 from a fuel, not shown
  • Pressure lines 24 lead via non-return valves 25 to injection nozzles 26 of the internal combustion engine.
  • the number of pressure lines 24 supplied by the distributor opening 22 corresponds to the number of injection nozzles 26 to be supplied by the internal combustion engines.
  • An equal number of cams 27 are provided in the cam drive 15.
  • the angle of rotation of the cams in the cam drive 15 is 90 °.
  • longitudinal grooves 28 on the circumference of the pump piston 14, which are open towards the end face and thus towards the pump work chamber 17, are provided, via which a connection between the supply channel 18 and the pump work chamber 17 is established during the suction stroke of the pump piston 14.
  • a solenoid valve 29 is screwed into the bore 10 (FIG. 4), so that the pump working space 17 can be closed off or relieved from the valve member of the solenoid valve 29. as shown schematically in Fig. 3, this is as
  • solenoid valve 29 connected to the suction chamber 19. Depending on the switching position of the solenoid valve 29, the pump working space 17 is thus closed or connected to the suction space 19.
  • the solenoid valve 29 is designed so that in the de-energized rest position Connection to the suction chamber 19 is established and the pump working chamber 17 is closed in the energized working position.
  • the solenoid valve 29 is controlled by a control unit 30, which contains a control computer 31 which, depending on operating parameters of the internal combustion engine, such as speed, load, position of the accelerator pedal, temperature and the like, calculates the fuel injection quantity required for optimal operation of the internal combustion engine.
  • a certain fuel injection quantity requires a certain delivery stroke of the pump piston 14 and, given cam tracks of the cams 27 in the cam drive 15, a certain angle of rotation ⁇ Q of the pump piston 14.
  • the assignment of the operating parameters to the effective angle of rotation ⁇ Q of the pump piston 14 or the shaft 16 is shown in so-called Characteristic maps are stored so that the control computer 31 can determine the corresponding angle of rotation ⁇ Q from these characteristic maps on the basis of the operating data supplied to it.
  • the angle-time system 32 consists of an angle wheel 33, which is coupled in a rotationally fixed manner to the shaft 16 (FIG. 4), and of a sensor 34, which senses the angular position of the angle wheel 33.
  • the bevel gear 33 initially has four tooth pairs 35, 36 which are evenly distributed over the circumference, the teeth of which are offset by approximately 10 ° relative to one another on the circumference of the bevel gear 33.
  • Each pair of teeth 35, 36 spans a measuring window over a rotation angle of approximately 10 ° of the pump piston 14, in which the transit time of a point on the circumference of the pump piston 14 is determined through the measuring window.
  • the measuring window is opened as soon as the sensor 34 detects the passage of the first tooth 35 and closes again as soon as the sensor 34 detects the passage of the second tooth 36 of each pair of teeth 35, 36. Accordingly, two occur in the output signal of sensor 34
  • the output signal of the sensor 34 which can be designed as a field plate, Hall sensor, inductive sensor or eddy current sensor, is fed to the control computer 31, which measures the throughput time T M of the angular gear 33, ie the time between the two voltage pulses.
  • the measurement can be carried out, for example, by a simple counter, which is clocked at a fixed counting frequency and started with the first voltage pulse of the measuring window and stopped with the second voltage pulse of the measuring window. Since the constant rotation angle ⁇ 0 of the measuring window is known to the control computer 31, it can determine the closing time T Q of the solenoid valve 29 from the injection angle ⁇ Q determined from the characteristic diagrams and the throughput time T M
  • Rotary motion a reciprocating pump movement.
  • the pump piston 14 If the pump piston 14 is located on the falling flank of the cam elevation curve (FIG. 5 a), it carries out a suction stroke in a known manner, in which the pump working space 17 is filled with fuel from the suction space 19. After passing through the bottom dead center position, the pump piston 14 is moved by the rising cam curve of the following cam 27 in an upward stroke, the so-called. Conveying stroke, driven. If the connection to the suction chamber 19 is interrupted, the fuel displaced by the pump piston 14 is conveyed via the distributor opening 22 into one of the pressure lines 24, with which the distributor opening 22 is connected in accordance with the rotational position of the pump piston 14.
  • the delivery of the fuel delivered under high pressure into the pressure lines 24 to the injection nozzles 26 is determined by the solenoid valve 29, which is energized by the control unit 30 at the start of delivery FB and thereby
  • the speed curve measured with an engine running at the average speed of 1200 rpm is over shows the angle of rotation, curve a representing the speed curve on the crankshaft and curve b representing the speed curve on the camshaft.
  • the speed curve on the camshaft corresponds to the speed curve on the pump piston 14 via the rotation angle ⁇ of the pump piston 14.
  • the diagram shows the measurement window in which the throughput time T M is measured by the angle-time system 32. A few angular degrees later, in the area of the delivery stroke of the pump piston 14, the injection takes place during the delivery period FD, referred to in the diagram as a metering pulse.
  • a further measurement window is defined over a fixed rotation angle ⁇ 0 of the pump piston 14 of likewise approximately 10 °.
  • the angular gear receives 33 pairs of teeth 37, 38, which are in turn offset from one another by an angle which results from dividing 360 ° by the number of combustion cylinders, in the example with four cylinders at 90 °.
  • Each pair of teeth 37, 38 is in turn assigned to a cam 27 of the cam drive 15.
  • the tooth pairs 37, 38 are arranged such that the sensor 34 senses the passage of the tooth pair 37, 38 during the injection stroke of the pump piston 14, that is to say when the fuel injection takes place when the solenoid valve 29 is closed.
  • the sensor 34 senses the passage of the tooth pair 37, 38 during the injection stroke of the pump piston 14, that is to say when the fuel injection takes place when the solenoid valve 29 is closed.
  • two voltage pulses defining the metering window therefore occur during the delivery period FD, as is shown in FIG. 5b.
  • the control computer 31 the time interval is now the two pulses, the transit time T Z through the metering window, determined.
  • a correction or weighting factor K according to the ratio of the throughput time T Z through the metering window and the throughput time T M through the measurement window
  • Correction factor K is then calculated from the ratio of the angular velocities in the measuring window ( ⁇ M ) and in the metering window ( ⁇ Z )

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Verfahren zur Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Ein solches Verfahren mit Transformation von bestimmten Förderhüben des Pumpenkolbens repräsentierenden Drehwinkeln des Pumpenkolbens in eine Schließzeit für das Magnetventil ist in der deutschen Patentanmeldung P 37 21 352.0 beschrieben. Um bei der Zumessung der Einspritzmenge die Momentandrehzahl des Pumpenkolbens und damit die Momentandrehzahl der Brennkraftmaschine zu erfassen, wird ein unmittelbar vor Einspritzbeginn liegendes definiertes Meßfenster zeitmäßig ausgewertet und damit die für die gewünschte Einspritzmenge erforderliche Schließzeit des Magnetventils errechnet.
Wie Untersuchungen gezeigt haben, ändert sich jedoch im Motorbetrieb der Brennkraftmaschine die Momentandrehzahl zwischen Meßfenster und der eigentlichen Zumessung und damit die Basis für die Berechnung der Zumeßzeit, so daß bei der Zumessung ein erheblicher Fehler entstehen kann. Hierzu sei auf Fig. 1 der Zeichnung verwiesen, in welcher der Drehzahlverlauf von Kurbelwelle (a) und Nockenwelle (b) eines vierzylindrigen Motors mit
Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe über den Drehwinkel des Pumpenkolbens bei einer mittleren Drehzahl von 1200 U/min und einer mittleren Belastung dargestellt ist. Der unterschiedliche Drehzahlverlauf an Kurbelwelle und Nockenwelle ist durch die unvermeidbare Schwingung des die Nockenwelle mit der Kurbelwelle verbindenden Riemens bedingt. In dem Diagramm ist deutlich zu erkennen, daß zwischen der Drehzahl im Meßfenster und der Drehzahl während der Zumessung ein Drehzahlabfall von ca. 70 ü/min besteht. Die aufgrund der im Meßfenster herrschenden Momentandrehzahl berechnete Schließzeit des Magnetventils ist damit im Hinblick auf diesen Drehzahlabfall im Moment der Zumessung zu klein. Die zu geringe Kraftstoffzumessung führt zu einem weiteren Drehzahlabfall. Insgesamt setzt ein Mitkopplungseffekt ein, der durch die ungenaue
Kraftstoffzumessung zu einem wesentlichen Drehzahlabfall führt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenäber den Vorteil, daß Drehzahländerungen zwischen dem Zeitpunkt der Berechnung der Schließzeit und der tatsächlichen Zumessung erfaßt und entsprechend dem Betrag des Drehzahlabfalls oder der Drehzahlzunähme die berechnete Schließzeit des Sperrventils verlängert oder verkürzt wird. Der Korrektur- oder Wichtungsfaktor wird zwar aufgrund von Messungen während des vorhergehenden einspritzwirksamen Förderhubs des
Pumpenkolbens ermittelt, doch sind Drehzahländerungen zwischen zwei Hubperioden des Pumpenkolbens - im Gegensatz zu Drehzahländerung innerhalb der Hubperiode des Pumpenkolbens zwischen Meßfenster und Zumessung vernachlässigbar gering. Hierzu sei auf Fig. 1 der Zeichnung verwiesen, wo insgesamt drei von vier Hubperioden während einer Umdrehung des Pumpenkolbens dargestellt sind. Die Minima und Maxima des Drehzahlverlaufs sowie die Meßfenster und die Zumeßimpulse liegen jeweils um 90°, bezogen auf eine Umdrehung von 360° des Pumpenkolbens, auseinander. Deutlich ist zu sehen, daß die Drehzahl an gleichen Stellen in den einzelnen Hubperioden in etwa konstant ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Drehzahlabfall zwischen dem Meßfenster und der eigentlichen Zumessung in jeder Hubperiode dadurch kompensiert, daß die aufgrund der
Durchlaufzeit des Meßfensters ermittelte Schließzeit des Sperrventils mit dem Verhältnis aus der Winkelgeschwindigkeit im Meßfenster zu der Winkelgeschwindigkeit während der Zumessung korrigiert wird. Da bei Drehzahlabfall bis zur Zumessung die
Winkelgeschwindigkeit abnimmt, wird die Schließzeit des Sperrventils in richtiger Weise verlängert und so der Drehzahlreduzierung entgegengewirkt. Da die Momentandrehzahlen an gleichen Stellen in aufeinanderfolgenden Einspritzhüben des Pumpenkolbens bei konstanter mittlerer Drehzahl nahezu konstant sind, wird auch dadurch kein Fehler gemacht, daß der Korrekturfaktor bei dem unmittelbar vorhergehenden einspritzwirksamen Förderhub ermittelt wird. Macht man Meßfenster und Zumeßfenster bezüglich des von ihnen überspannten
Drehwinkels gleich groß, so kann man als Korrektur- oder Wichtungsfaktor anstelle des Verhältnisses der Winkelgeschwindigkeiten unmittelbar das Verhältnis der Durchlaufzeit des Zumeßfensters zu der Durchlaufzeit des Meßfensters verwenden.
Man könnte sich überlegen, den durch Drehzahländerung bedingten Zumeßfehler bei dem bekannten Verfahren - anders als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren - dadurch auszugleichen, daß man aus dem Drehzahlverlauf - beispielsweise gemäß Fig. 1 der Zeichnung - einen Korrekturfaktor V als Verhältnis des Betrages der Drehzahl im Meßfenster und des Betrages der Drehzahl während des Zumeßimpulses berechnet und damit die aufgrund der Durch- laufZeitmessung im Meßfenster ermittelte Schließdauer des Sperrventils multipliziert. Dies setzt allerdings die Aufnahme solcher Drehzahlverläufe für eine Vielzahl von mittleren Drehzahlen, was beispielsweise in einer Prüfbankmessung des Motors bzw. der Brennkraftmaschine vorgenommen werden kann, sowie deren Reproduzierbarkeit voraus.
Aber auch gegenüber einem solchen Korrekturverfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Vorteile. Es entfällt zum einen die Aufnahme eines aus der Vielzahl der Drehzahlverlaufe gebildeten Kennfeldes (Applikation). Zum anderen werden auch solche Drehzahlfehler erfaßt, die durch Exemplarstreuungen der Brennkraftmaschine entstehen. Im Gegensatz hierzu können wegen des Meßaufwandes bei dem skizzierten Verfahren nur typische Kennfelder abgespeichert und für alle Kraftstoffeinspritzpumpen generell zur Korrektur der Schließdauer des Sperrventils herangezogen werden. Individuelle Abweichungen von diesen Kennfeldern bleiben unberücksichtigt. Schließlich führen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Drehzahländerungen, die durch mehr oder weniger große Riemenlose zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle entstehen, nicht zu Fehlern in der Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge. Hierzu sei auf Fig. 2 der Zeichnung verwiesen, in welcher ein gleiches Diagramm wie in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch für einen losen Riemen zwischen Kurbelwelle (a) und Nockenwelle (b). Im Vergleich zu Fig. 1 ist deutlich der vergrößerte
Drehzahlabfall zwischen dem Bereich des Meßfensters und dem Bereich der eigentlichen Zumessung zu sehen, der hier ca. 80 ü/min beträgt. Mittels eines wie vorstehend beschriebenen abgespeicherten Kennfeldes könnte diese Drehzahldifferenz nicht kompensiert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen werden durch individuelle Drehzahlmessungen bei jeder Kraftstoffzumessung auch solche Drehzahldifferenzen erfaßt und entsprechend die Zumeßdauer korrigiert.
Durch die in den weiteren Ansprüchen 3 - 6 angegebenen
Maßnahmen läßt sich eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer
Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart vorteilhaft realisieren.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 jeweils ein Diagramm des Drehzahlverlaufs und 2 über den Umdrehungswinkel an Kurbelwelle (a) und Nockenwelle (b) eines vierzylindrigen Motors mit
Verteilereinspritzpumpe bei festem (Fig. 1) bzw. losem (Fig. 2) Riemen zur Kopplung von Kurbelwelle und Nockenwelle,
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine,
Fig. 4 einen Längsschnitt einer konkreten Ausbildung der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 3,
Fig. 5 in zeitlicher Zuordnung ausschnittweise Diagramme des zeitlichen Verlaufs der
Nockenerhebungskurve (a) am Nockenantrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 3 oder 4, des Ausgangssignals (b) eines Winkelrad-Sensors zur Definition von Meß- und Zumeßfenster, der Steuerspannung (c) am Magnetventil und des
Bewegungshubs (d) des Magnetventils in der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 3 oder 4.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei der in Fig. 3 schematisch und in Fig. 4 im Längsschnitt dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart ist in einer Bohrung 10 eines Gehäuses 11 eine Buchse 12 angeordnet, in deren Zylinderbohrung 13 ein Pumpenkolben 14 in bekannter Weise eine hin- und hergehende und zugleich rotierende Bewegung ausführt. Der Pumpenkolben 14 ist durch einen Nockenantrieb 15 über eine Welle 16 angetrieben, welche synchron zu der Drehzahl der von der Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine rotiert. Von der Stirnfläche des Pumpenkolbens 14 wird ein Pumpenarbeitsraum 17 begrenzt, welcher über einen Versorgungskanal 18 mit einem
Kraftstoffniederdruckraum oder Saugraum 19 im Gehäuse 11 der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Der Saugraum 19 wird über eine Förderpumpe 20, die auf der Welle 16 drehfest sitzt, mit Kraftstoff versorgt, den die Förderpumpe 20 über eine Förderleitung 21 aus einem nicht dargestellten
Kraftstoffvorratsbehälter absaugt. Aus dem Pumpenarbeitsraum 17 wird über eine Verteileröffnung 22, die am Umfang des Pumpenkolbens 14 mündet und über einen Axialkanal 23 ständig mit dem Pumpenarbeitsraum 17 verbunden ist, der Kraftstoff bei entsprechender Drehung des Pumpenkolbens 14 zu Druckleitungen 24 (Fig. 3) hin verteilt. Die
Druckleitungen 24 führen über Rückschlagventile 25 zu Einspritzdüsen 26 der Brennkraftmaschine. Die Anzahl der von der Verteileröffnung 22 versorgten Druckleitungen 24 entspricht der Zahl der zu versorgenden Einspritzdüsen 26 der Brennkraftmaschinen. Eine gleiche Anzahl von Nocken 27 sind im Nockenantrieb 15 vorgesehen. Bei dem hier als Beispiel einer Brennkraftmaschine dargestellten vierzylindrigen Verbrennungsmotor mit jeweils einer Einspritzdüse pro Verbrennungszylinder sind insgesamt vier Druckleitungen 24, vier Einspritzdüsen 26 und vier Nocken 27 im Nockenantrieb 15 vorhanden. Der Drehwinkelabstand der Nocken im Nockenantrieb 15 beträgt dabei 90°. In dem dem Pumpenarbeitsraum 17 zugewandten Endbereich des Pumpenkolbens 14 sind zur Stirnfläche und damit zum Pumpenarbeitsraum 17 hin offene Längsnuten 28 am Umfang des Pumpenkolbens 14 vorgesehen, über die während des Saughubs des Pumpenkolbens 14 eine Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 18 und dem Pumpenarbeitsraum 17 hergestellt wird.
Der Buchse 12 und der dem Pumpenarbeitsraum 17 begrenzenden Stirnfläche des Pumpenkolbens 14 gegenüberliegend ist ein Magnetventil 29 in die Bohrung 10 eingeschraubt (Fig. 4), so daß der Pumpenarbeitsraum 17 von dem Ventilglied des Magnetventils 29 abgeschlossen bzw. entlastet werden kann. wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, ist das als
2/2-Wegeventil ausgebildete Magnetventil 29 mit dem Saugraum 19 verbunden. Je nach Schaltstellung des Magnetventils 29 ist damit der Pumpenarbeitsraum 17 abgeschlossen oder mit dem Saugraum 19 verbunden. Dabei ist das Magnetventil 29 so ausgelegt, daß in der unbestromten Ruhestellung die Verbindung zum Saugraum 19 hergestellt ist und in der bestromten Arbeitsstellung der Pumpenärbeitsraum 17 verschlossen ist. Das Magnetventil 29 wird von einem Steuergerät 30 gesteuert, das einen Steuerrechner 31 enthält, der in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Drehzahl, Last, Stellung des Fahrpedals, Temperatur u.dgl., die für einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge errechnet. Eine bestimmte Kraftstoffeinspritzmenge erfordert einen bestimmten Förderhub des Pumpenkolbens 14 und bei vorgegebenen Nockenbahnen der Nocken 27 im Nockenantrieb 15 einen bestimmten Drehwinkel φQ des Pumpenkolbens 14. Die Zuordnung der Betriebsparameter zu dem einspritzwirksamen Drehwinkel φQ des Pumpenkolbens 14 bzw. der Welle 16 ist in sog. Kennfeldern abgespeichert, so daß der Steuerrechner 31 anhand der ihm zugeführten Betriebsdaten den entsprechenden Drehwinkel φQ aus diesen Kennfeldern ermitteln kann.
Da das Steuergerät 31 zur Steuerung des Magnetventils 29 keine Drehwinkel sondern nur Zeiten verarbeiten kann, ist ein sog. Winkel-Zeit-System 32 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Steuerrechner 31 den ermittelten einspritzwirksamen Drehwinkel φQ des Pumpenkolbens 14 entsprechend dessen Drehzahl in eine Zeitdauer umrechnen kann. Das Winkel-Zeit-System 32 besteht aus einem Winkelrad 33, das drehfest mit der Welle 16 gekoppelt ist (Fig. 4) und aus einem Sensor 34, der die Winkelstellung des Winkelrads 33 sensiert. Das Winkelrad 33 weist zunächst vier über den Umfang gleichmäßig verteilte Zahnpaare 35,36 auf, deren Zähne um ca. 10° gegeneinander am Umfang des Winkelrads 33 versetzt sind. Jedes Zahnpaar 35,36 spannt über einen Drehwinkel von ca. 10° des Pumpenkolbens 14 ein Meßfenster auf, in welchem die Durchlaufzeit eines Punktes am Umfang des Pumpenkolbens 14 durch das Meßfenster bestimmt wird. Das Meßfenster wird geöffnet, sobald der Sensor 34 den Vorbeilauf des ersten Zahnes 35 detektiert und wieder geschlossen, sobald der Sensor 34 den Vorbeilauf des zweiten Zahnes 36 eines jeden Zahnpaares 35,36 detektiert. Entsprechend treten im Ausgangssignal des Sensors 34 zwei
Spannungsimpulse auf, wie diese in Fig. 5b dargestellt sind. Das Ausgangssignal des Sensors 34, der als Feldplatte, Hall-Sensor, induktiver Geber oder Wirbelstromgeber ausgebildet sein kann, wird dem Steuerrechner 31 zugeführt, der die Durchlaufzeit TM des Winkelrades 33 also die Zeit zwischen den beiden Spannungsimpulsen, mißt. Die Messung kann dabei beispielsweise durch einen einfachen Zähler erfolgen, der mit fester Zählfrequenz getaktet ist und mit dem ersten Spannungsimpuls des Meßfensters gestartet und mit dem zweiten Spannungsimpuls des Meßfensters gestoppt wird. Da der konstante Umdrehungswinkel φ0 des Meßfensters dem Steuerrechner 31 bekannt ist, kann er aus dem aus den Kennfeldern ermittelten Einspritzwinkel φQ und der Durchlaufzeit TM die Schließdauer TQ des Magnetventils 29 gemäß
Figure imgf000011_0001
bestimmen.
Durch den Antrieb der Antriebswelle 16 wird der Pumpenkolben 14 gedreht und führt infolge der mitdrehenden, sich auf einem Rollenring 39 abrollenden Nocken 27 neben der
Drehbewegung eine hin- und hergehende Pumpenbewegung aus. Befindet sich dabei der Pumpenkolben 14 auf der abfallenden Flanke der Nockenerhebungskurve (Fig.5a), so führt er in bekannter Weise einen Saughub aus, bei welchem der Pumpenarbeitsraum 17 mit Kraftstoff aus dem Saugraum 19 gefüllt wird. Nach Durchgang durch die untere Totpunktlage wird der Pumpenkolben 14 durch die ansteigende Nockenkurve des folgenden Nockens 27 in einem Aufwärtshub, dem sog. Förderhub, angetrieben. Ist die Verbindung zu dem Saugraum 19 unterbrochen, so wird der vom Pumpenkolben 14 verdrängte Kraftstoff über die Verteileröffnung 22 in eine der Druckleitungen 24 gefördert, mit der die Verteileröffnung 22 gerade entsprechend der Drehstellung des Pumpenkolbens 14 in Verbindung ist.
Die Förderung des unter Hochdruck geförderten Kraftstoff in die Druckleitungen 24 zu den Einspritzdüsen 26 wird bestimmt durch das Magnetventil 29, das von dem Steuergerät 30 bei Förderbeginn FB bestromt wird und dadurch den
Pumpenarbeitsraum 17 gegenüber dem Saugraum 19 abschließt. Nach der vom Steuerrechner 31 innerhalb der Rechenzeit TR nach Messen der Meßfenster-Zeit TM berechneten Schließdauer TQ wird von dem Steuergerät 30 die Bestrornung des Magnetventils 29 abgebrochen. Dieses kehrt in seine Ruhelage zurück und verbindet den Pumpenarbeitsraum 17 mit dem Saugraum 19. In diesem Moment bricht der Hochdruck im Pumpenarbeitsraum 17 zusammen und der restliche, vom Pumpenkolben 14 geförderte Kraftstoff wird bis zur Erreichung der oberen Totpunktlage des Pumpenkolbens 14 über das geöffnete Magnetventil 29 in den Saugraum 19 ausgeschoben. Bei der sich anschließenden Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 14 wird der Pumpenarbeitsraum 17 wie vorstehend beschrieben wieder mit Kraftstoff gefüllt. Die Förderdauer ist in Fig. 5a mit FD bezeichnet. Durch die unvermeidlichen Schaltzeiten des Magnetventils 29 stimmt diese nicht exakt mit dem Zeitpunkt der Erregung bzw. Entregung des Magnetventils 29 überein. Die Spannungsimpulse zur Erregung des Magnetventils 29 sind in Fig. 5c dargestellt, während die Hubbewegung des Ventilglieds des Magnetventils 29 in Fig. 5d zu sehen ist.
In Fig. 1 ist der bei einem mit der mittleren Drehzahl von 1200 U/min laufenden Motor gemessene Drehzahlverlauf über den Umdrehungswinkel dargestellt, wobei die Kurve a den Drehzahlverlauf an der Kurbelwelle und Kurve b den Drehzahlverlauf an der Nockenwelle darstellt. Dem Drehzahlverlauf an der Nockenwelle entspricht der Drehzahlverlauf am Pumpenkolben 14 über den Umdrehungswinkel φ des Pumpenkolbens 14. In dem Diagramm sind die Meßfenster eingezeichnet, in welchem von dem Winkel-Zeit-System 32 die Durchlaufzeit TM gemessen wird. Um einige Winkelgrade später erfolgt im Bereich des Förderhubs des Pumpenkolbens 14 die Einspritzung während der Förderdauer FD, im Diagramm als Zumeßimpuls bezeichnet. Es ist deutlich zu sehen, daß während der Messung der Durchlaufzeit TM im Meßfenster die Momentandrehzahl weit höher ist als während der Einspritzung im Zumeßimpuls. Demzufolge kommt es aufgrund der bei höherer Drehzahl gemessenen Durchlaufzeit TM zu einem Fehler in der Dosierung der zugemessenen Einspritzmenge. Dieser Fehler wird nunmehr durch folgendes Verfahren kompensiert:
Mittels des relativen Winkel-Zeit-Systems 32 wird ein weiteres Meßfenster, das sog. Zumeßfenster, über einen festen Umdrehungswinkel φ0 des Pumpenkolbens 14 von ebenfalls ca. 10° definiert. Hierzu erhält das Winkelrad 33 Zahnpaare 37,38, die gegeneinander wiederum um einen Winkel versetzt sind, der sich aus Division von 360° durch die Zahl der Verbrennungszylinder, im Beispiel bei vier Zylindern zu 90°, ergibt. Jedes Zahnpaar 37,38 ist wiederum einem Nocken 27 des Nockenantriebs 15 zugeordnet. Bezüglich der Nockenerhebungskurve sind die Zahnpaare 37,38 so angeordnet, daß der Sensor 34 den Durchlauf des Zahnpaares 37,38 während des einspritzwirksamen Förderhubs des Pumpenkolbens 14, also dann wenn bei geschlossenem Magnetventil 29 die Kraftstoffeinspritzung stattfindet, sensiert. Im Ausgangssignäl des Sensors 34 tritt also während der Förderdauer FD zwei das Zumeßfenster definierende Spannungsimpulse auf, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist. im Steuerrechner 31 wird nunmehr der zeitliche Abstand der beiden Impulse, die Durchlaufzeit TZ durch das Zumeßfenster, bestimmt. Aus dem Verhältnis der Durchlaufzeit TZ durch das Zumeßfenster und der Durchlaufzeit TM durch das Meßfenster wird ein Korrektur- oder Wichtungsfaktor K gemäß
Figure imgf000014_0001
berechnet. Mit diesem Korrekturfaktor K wird die in der unmittelbar folgenden Hubperiode des Pumpenkolbens 14 von dem Steuergerät 30 aufgrund der erneuten Messung der Durchlaufzeit TM im Meßfenster ermittelte Schließzeit TQ gemäß Gl. (1) multipliziert gemäß
TQ* = K . TQ (3)
Damit ergibt sich die korrigierte Zumeßzeit TQ*, in welcher die Drehzahländerung zwischen Meßfenster und eigentlicher Kraftstoffeinspritzung berücksichtigt ist, so daß die zugemessene Kraftstoffmenge exakt auf die Drehzahl im Augenblick der Zumessung abgestimmt ist.
Wird das Zumeßfenster nicht über den gleichen Drehwinkel φOM (hier ca. 10°) wie das Meßfenster, sondern über einen davon abweichenden Drehwinkel φOZ aufgespannt, so muß dies bei dem Korrekturfaktor K berücksichtigt werden. Der
Korrekturfaktor K berechnet sich dann aus dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten im Meßfenster ( ω M) und im Zumeßfenster (ωZ) gemäß
mit
und
Figure imgf000014_0002
Wie leicht zu sehen ist, ergibt sich dann, wenn φO M = φOZ = φO ist, der Korrekturfaktor K wieder gemäß Gl. (2).

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart für Brennkraftmaschinen, bei welchem die während des Förderhubs eines durch einen Nockenantrieb in rotierende und zugleich axial oszillierende Bewegung versetzten Pumpenkolbens zur Einspritzung geförderte Kraftstoffmenge durch die Schließdauer (TQ) eines Sperrventils, insbesondere eines Magnetventils, festgelegt wird , das in einer Entlastungsleitung angeordnet ist, die einen von dem Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsräum mit einem Entlastungsraum,, insbesondere einem kraftstoffgefüllten Pumpeninnenraum, verbindet, und bei welchem zur Bestimmung der Schließdauer (TQ) des Sperrventils ein einem einspritzwirksamen Förderhub des Pumpenkolbens entsprechender Solldrehwinkel (φQ) des Pumpenkolbens in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Drehzahl, Last, Fahrpedalstellung u.dgl., berechnet, vorzugsweise aus einem Kennfeld ermittelt, die Durchlaufzeit (TM) durch ein vor dem Förderhub des Pumpenkolbens über einen konstanten Drehwinkel (φOM) des Pumpenkolbens aufgespanntes Meßfenster gemessen und diese mit dem Verhältnis aus Solldrehwinkel (φQ) und Meßfensterdrehwinkel (φOM) multipliziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Förderhubs des Pumpenkolbens (14) ein Zumeßfenster über einen konstanten Drehwinkel (φOZ) des Pumpenkolbens (14) aufgespannt und die Durchlaufzeit (TZ) durch dieses gemessen wird und daß aus dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit (ωM) im Meßfenster und der Winkelgeschwindigkeit (ωZ) im Zumeßfenster ein Wichtungsfaktor (K) gebildet wird, mit dem die jeweils für den folgenden Förderhub des Pumpenkolbens (14) berechnete Schließdauer (TQ) des Sperrventils (29) korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßfenster und das Meßfenster über einen gleich großen konstanten Drehwinkel (φO) des Pumpenkolbens (14) aufgespannt sind und der Wichtungsfaktor (K) als Verhältnis der Durchlaufzeit (TZ) im Zumeßfenster und der Durchlaufzeit (TM) im Meßfenster berechnet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein mit dem Pumpenkolben (14) starr gekoppeltes Winkelrad (33), dessen Winkelstellung von einem feststehenden Sensor (34) abgestastet wird, und dadurch, daß das Sensorsignal einem Steuergerät (30) mit Steuerrechner (31) zugeführt ist, der aus dem Sensorsignal die Zumeßfenster-Durchlaufzeit (TZ) und die Meßfenster-Durchlaufzeit (TM) ermittelt und die Schließdauer (TQ) des Sperrventils (29) berechnet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelrad (33) zur Festlegung des Meßfensters und des Zumeßfensters pro Hubperiode des Pumpenkolbens jeweils ein Zahnpaar (35,36 bzw. 37,38) trägt, dessen Zähne (35,36 bzw. 37,38) um den konstanten Drehwinkel (φO) der Fenster am Umfang des Winkelrads (33) gegeneinander versetzt sind, und daß der Sensor (34) so ausgebildet ist, daß er bei Vorbeidrehen eines jeden Zahnes (35 - 38) einen Spannungsimpuls generiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Meßfenster bzw. Zumeßfenster zugehörigen Zähne (35,36 bzw. 37,38) um ca. 10° gegeneinander versetzt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (34) induktiv arbeitet oder z.B. als Hallsensor oder Wirbelstromgeber ausgebildet ist.
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