DE3238697A1

DE3238697A1 - Vorrichtung zur kraftstoff-einspritzung in brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3238697A1
Application number: DE19823238697
Authority: DE
Inventors: Minoru Yokosuka Kanagawa Imajyo; Ryuzaburo Yokohama Kanagawa Inoue; Yasuhiko Kamakura Kanagawa Nakagawa; Shoji Tange
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1982-10-19
Publication date: 1983-05-11
Also published as: JPH0151893B2; JPS5872636A; DE3238697C2; US4480620A

Description

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTSR Ni-es'an MotorΓGo., Ltd. - G82-173-108

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritgen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. 5

Zum Stand der Technik soll bereits hier auf Fig- 1 der Zeichnung Bezug genommen werden. Dort sind Teile eines Zylinders 1 einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gezeigt. Die Brennkraftmaschine aus Fig. 1 ist in der Veröffentlichung "SAE Technical Paper Series No. 720052"_i,herausgegeben und veröffentlicht durch die Society of Automotive Engineers, New York, N.Y., U.S.A., beschrieben. Der Zylinder 1 ist einer von mehreren Zylindern einer Zylinderblock-Zylinderkopfanordnung, die einen Zylinderblock 2 und einen damit verschraubten Zylinderkopf 3 umfaßt. Der Zylinderblock 2 ist mit einer langgestreckten Zylinder-Bohrung 4 versehen, die zu dem Zylinderkopf 3 hin geöffnet ist. Ein Kolben 5 ist axial hin- und hergehend in der Bohrung 4 beweglich und begrenzt eine Brennkammer 6 von veränderlichem Volumen zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Kolben 5. Eine Zündkerze 7, deren Mittelelektrode und geerdete Elektrode zwischen sich einen Funkenspalt bilden, und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 8 ragen durch einen Wandbereich des Zylinderkopfes 3 in die Brennkammer 6. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, umfaßt die Einspritzdüse 8 ein Ventil und eine das Ventil in die Schließstellung vorspannende Feder, Die Einspritzdüse 8 steht mit einer Kolben-Kraftstoffpumpe in Fluidverbindung.

Die Kraftstoffpumpe ist derart konstruiert, daß sie den Kraftstoff periodisch mit einem vorgegebenen Druck abgibt. Der Kraftstoff-Druck liegt üblicherweise höher als 50 kp/cin² und ist derart gewählt, daß er die Kraft der Feder in der Einspritzdüse 8 überwindet. Wenn der unter diesem Druck stehende Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe zu der Einspritzdüse 8

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gefördert wird, öffnet das federbelastete Ventil der Einspritzdüse und gestattet die Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennkammer 6 während des Verdichtungstaktes des Zylinders 1. Beginn, Dauer und Kraftstoff-Durchsatz der Einspritzung während jedes Verdichtungstaktes werden gesteuert, indem der Druck des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs reguliert wird. Beginn und Dauer der Einspritzung werden dadurch gesteuert, daß die Zeitpunkte, zu denen der Kraftstoff in der Pumpe unter Druck gesetzt wird, eingestellt werden. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird dadurch gesteuert, daß die Länge des Zeitintervalls eingestellt wird, währenddessen der Kraftstoff in der Pumpe unter Druck steht. Der Kraftstoff wird auf diese Weise direkt in die Brennkammer 6 eingespritzt und mit der durch einen mit einem Ventil versehenen nicht gezeigten Lufteinlaß in dem Zylinderkopf 3 angesaugten Luft vermischt. Das erhaltene Kraftstoff-Luftgemi'sch wird Ln der Brennkammer verwirbelt und durch den zwischen der MitteLelektrode und der geerdeten Elektrode der Zündkerze 7 erzeugten Funken gezündet und in der Brennkammer 6 explosionsartig verbrannt.

Ein Nachteil der oben beschriebenen herkömmlichen Brennkraftmaschine besteht darin, daß der zur Veränderung der Einspritzzeit zur Verfügung stehende Hereich so eng ist, daß die Einspritzzeit nicht an die in einem weiten Bereich veränderliche Maschinenlast angepaßt werden kann. Dies liegt daran, daß die Einspritzzeiten und die eingespritzte Kraftstoffmenge durch Regelung des Kraftstoffdruckes zur Überwindung der Kraft der Feder in der Einspritzdüse 8 gesteuert werden und daß für den so geregelten Kraftstoffdruck ein ungünstig hoher Wert von wenigstens 50 kp/cm² gewählt werden muß.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diesen Nachteil zu überwinden und eine verbesserte Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu

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schaffen, die eine Veränderung der Einspritzzeiten über einen zur Anpassung an die veränderliche Maschinenlast hinreichend weiten Bereich gestattet.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung, im folgenden kurz Einspritzsystem genannt, umfaßt eine Einrichtung zur Abtastung der Last öder des Belastungszustandes der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines der Maschinenlast entsprechenden Ausgangssignals. Der Kraftstoff wird über eine elektrisch betätigte Kraftstoff-Einspritzdüse eingespritzt, die in eine Brennkammer eines Zylinders der Brennkraftmaschine ragt. Eine elektrische Steuereinheit ist elektrisch mit der Einrichtung zur Abtastung der Maschinenlast und der Kraftstoff-Einspritzdüse verbunden und erzeugt Steuersignale, die die Dauern und die Zeitpunkte der Kraftstoffeinspritzungen durch die Einspritzdüse anhand der die Maschinenlast und dergleichen reprasentatierenden Signale derart festlegt, daß die Kraftstoffeinspritzung bei jedem Arbeitszyklus zu solchen Zeiten erfolgt, in denen der Gasdruck in der Brennkammer verhältnismäßig klein ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anordnung einer Einspritzdüse in einer Brennkraftmaschine mit einem herkömmlichen Einspritzsystem;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem;

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Fig. 3 ist ein Blockdiagrairan zur Veranschau-' lichung der Schaltungsanordnung einer Steuereinheit des erfindungsgemäßen Einspritzsystems ;
5

Fig. 4 veranschaulicht grafisch die Beziehung

zwischen der Maschinenlast und den durch das erfindungsgemäße Einspritzsystem bestimmten Einspritzzeiten; 10

Fig. 5 veranschaulicht grafisch die Einspritzdrücke bei einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem;

Fig. 6 ist ein Teilschnitt einer gegenüber Fig.

abgewandelten Einspritzdüsen-Anordnung.

Eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Einspritz· system weist für sich eine ähnliche Konstruktion wie die anhand von Fig. 1 beschriebene Brennkraftmaschine auf und umfaßt mehrere Zylinder in einer gemeinsamen Zylinderblock-Zylinderkopf anordnung. In Fig. 2 ist einer der Zylinder gezeigt und mit 10 bezeichnet. Die Zylinderblock-Zylinderkopfanordnung umfaßt einen Zylinderblock 11 und einen Zylinderkopf 12, die über eine geeignete Dichtung wie etwa eine dicht zwischengefügte Dichtungsmaske miteinander verschraubt sind. Der Zylinderkopf 11 weist eine langgestreckte Zylinder-Bohrung 13 und einen die Bohrung 13 umgebenden Kühlwassermantel 14 auf. Der Zylinderkopf 12 weist oberhalb der Bohrung 13 einen Wandbereich 15 auf und ist mit je einem in Fig. 2 nicht gezeigten, durch ein Ventil verschließ baren Luft-Einlaß und Abgas-Auslaß sowie mit einem Kühlwassermantel 16 versehen. Ein Kolben 17 mit einer in Rich tung auf die Innenfläche des Wandbereichs 15 des Zyllnder- kopfs 12 geöffneten Ausnehmung 18 ist axial in der Zylinder-

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Bohrung 13 auf und ab beweglich. Zwischen dem Kolben 17 und der Innenfläche des Wandbereichs 15 des Zylinderkopfes 12 ist somit eine Brennkammer 19 mit veränderlichem Volumen gebildet. Der Kolben 17 weist in seiner äußeren Umfangswand umlaufende Nuten auf. In die Nuten sind Kolbenringe eingepaßt, die mit der inneren Umfangsflache des Zylinderblocks 11 in gleitender Berührung stehen»

Eine Zündkerze 20 und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 21 ragen durch den Wandbereich 15 des Zylinderkopfes 12 in die Brennkammer 19. Die Zündkerze 20 umfaßt eine Mittelelektrode und eine geerdete Elektrode, zwischen denen in üblicher Weise ein Funkenspalt gebildet ist. Von der Einspritzdüse 21 soll als Beispiel angenommen werden, daß es sich um eine nach außen Öffnende Einspritzdüse handelt. Die Einspritzdüse 21 umfaßt ein Ventil und eine Feder, durch die das Ventil in nicht gezeigter Weise in die Schließstellung vorgespannt ist. Das ventil steht mit einer,nicht gezeigten Kraftstoffquelle in Verbindung und ist elektrisch oder elektromagnetisch durch von einer elektrischen Steuereinheit gelieferte Signale gesteuert. Die Steuereinheit 22 ist über einen Schalter 24 elektrisch zwischen, das Ventil der Einspritzdüse 21 und eine Gleichspannungsquelle wie etwa eine Batterie 23 geschaltet. Der Schalter 24 ist beispielsweise durch einen Zündschalter gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzsystem ist somit die Einspritzdüse 21 derart angeordnet und aufgebaut, daß sie Kraftstoff bei einem verhältnismäßig niedrigem Druck von beispielsweise etwa 15 kp/cm² einspritzt.

Die elektrische Steuereinheit 22 erzeugt Steuersignale in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. Gemäß Fig. 3 umfaßt die Brennkraftmaschine ferner ein Luft-Ansaugsystem mit einem Ansaugkrümmer 25, der über einen mit einem Einlaßventil 26 versehenen Luft-Einlaß in die Brennkammer 19 eines jeden der Zylinder führt,

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und einer stromaufwärts des Ansaugkrümmers 25 angeordneten Drosselklappe 27. Die Drosselklappe 27 steht über eine mechanische Verbindung 2 9 mit einem Gashebel 28 in Verbindung und ist durch Niederdrücken des Gashebels 28 durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigbar, so daß sie den Luft-Durchsatz durch den Ansaugkrümmer steuert. Die Brennkraftmaschine umfaßt gemäß Fig. 3 ferner ein Abgassystem mit einem Auspuffkrümmer 30, der jeweils über einen mit einem Auslaßventil 31 versehenen Abgas-Auslaß an die Brennkammer 19 eines jeden der Zylinder angeschlossen ist, und mit einer Abgas-Rückführungseinrichtung, die eine Rückführungsleitung 32 zwischen dem Auspuffkrümmer 30 und dem Ansaugkrümmer 25 und ein Rückführungs-Steuerventil 33 in der Rückführungsleitung 32 umfaßt. Die aus den Zylindern in den Auspuffkrümmer 30 ausgestoßenen Abgase werden somit teilweise mit einem durch das Rückführungs-Steuerventil 33 gesteuerten Durchsatz in den Ansaugkrümmer 25 zurückgeführt. Von dem Rückführungs-Steuerventil 3 3 wird als Beispiel angenommen, daß es sich um ein vakuumbetätigtes Ventil handelt, das durch ein spulenbetätigtes Vakuum-Dosierventil 34 gesteuert wird. Das Dosierventil 34 wirkt zwischen dem Steuerventil 33 und einer geeigneten Vakuumquelle, wie etwa einer Vakuumpumpe 35.

Die in Fig. 3 gezeigte Brennkraftmaschine umfaßt außerdem ein Zündsystem, das neben der bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Zündkerze 20 und dem Zündschalter 24 eine Zündspule 36 und einen Zündverteiler 37 umfaßt. Die Zündspule 36 umfaßt in bekannter Weise Primär- und Sekundärwicklungen und erzeugt Hochspannungsstöße in den Sekundärwicklungen, entsprechend einem durch die Primärwicklungen fließenden Strom. Der Zündverteiler 37 ist elektrisch zwischen die Zündkerze 20 und die Zündspule 36 geschaltet und dient dazu, abwechselnd den Primärstromkreis der Zündspüle 36 zu Öffnen und zu schließen und die Hochspannungsstöße von den Sekundärwicklungen an die einzelnen Zündkerzen 20 zu verteilen.

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Der Zeitablauf der Zündungen ist derart gewählt, daß der Primärstromkreis der Zündspule 36 jeweils zu den Zeitpunkten geschlossen wird, an denen Kolben der einzelnen Zylinder sich während des Kompressionshubes dem oberen Totpunkt nähern. .

Die elektrische Steuereinheit 22 steuert die Einspritzzeitpunkte, d.h. den Zeitpunkt des Beginns der jeweiligen Kraftstoffeinspritzung, die Einspritzdauern während der Kompressionshübe der einzelnen Zylinder, die Zündzeitpunkte, an denen der Primärstromkreis der Zündspule 36 geschlossen wird, und die durch das Rückführungs-Steuerventil 33 zurückgeführte Abgasmenge. Zu diesem Zweck nimmt die elektrische Steuereinheit 22 Grund-Eingangssignale von Sensoren 39 und Detektoren 40 auf, die verschiedene Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, etwa der Brennkraftmaschine und des nicht gezeigten Fahrzeuggetriebes abtasten. Bei dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem umfassen die Detektoren 40 einen Maschinenlast-Detektor 41, einen Drehzahl-Detektor 42, einen Kolbenpositions-Detektor 43, einen Zylinder-Detektor 44, einen Maschinentemperatar-Detektor 45, einen Batteriespannungs-Detektor 46, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor 47, einen Anlaß-Detektor 48, einen Getriebepositions-Detektor 49, und einen Leerlauf-Detektor 50 und einen Klopf-Detektor 51.

Von diesen Detektoren 41 - 51 sind die letzten sieben Detektoren 45 - 51 elektrisch mit den Sensoren 39 verbunden, so daß sie Signale entsprechend den von den Sensoren 39 abgetasteten Betriebsparametern des Fahrzeugs aufnehmen.

Der Maschinenlast-Detektor 41 ermittelt den Belastungszustand der Brennkraftmaschine und erzeugt ein Ausgangssignal S- entsprechend dem ermittelten Belastungszustand. In der Praxis ist der Maschinenlast-Detektor 41 der Drosselklappe 27 in dem Luft-Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeordnet und tastet den Öffnungsgrad der Drosselklappe 27 ab. Das erzeugte Ausgangs-

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signal S. ist somit repräsentativ für den abgetasteten Öffnungsgrad der Drosselklappe 27. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein Potentiometer 41a mit der mechanischen Verbindung 29 zwischen der Drosselklappe 27 und dem Gashebel verbunden. Das Potentiometer 41a ist derart angeordnet, daß es eine entsprechend dem Grad der Verschiebung der mechanischen Verbindung 29 veränderliche Spannung an den Maschinenlast-Detektor 41 liefert, wenn die Drosselklappe 27 mit Hilfe des Gashebels 28 und der mechanischen Verbindung 29 über eine Zwischenstellung zwischen einer maximal (Vollgas) und einer minimal (Leerlauf) geöffneten Stellung geschwenkt wird. Wahlweise kann der Maschinenlast-Detektor 41 auch von solcher Art sein, daß er auf den Luftdurchsatz durch das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine anspricht. Der Drehzahl-Detektor 42 erzeugt ein Ausgangssignal S_, das für die Drehzahl der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine repräsentativ ist. Der Drehzahl-Detektor 42 ist vorzugsweise einer nicht gezeigten Einrichtung zur Abtastung der Drehzahl der Nockenwelle oder dem Zündverteiler 37 zugeordnet und erzeugt jedesmal dann das Ausgangssignal S~, wenn die Nockenwelle der Brennkraftmaschine um einen ersten vorgegebenen Winkel von beispielsweise 2 ° um ihre Drehachse gedreht wurde. Der Kolbenpositions-Detektor 43 erzeugt Ausgangssignale S^ entsprechend vorgegebenen axialen Stellungen, beispielsweise dem oberen oder unteren Totpunkt des Kolbens 17 in der Zylinder-Bohrung 13 (Fig. 2) eines jeden Zylinders der Brennkraftmaschine. Der Kolbenpositions-Detektor 43 ist somit ebenfalls vorzugsweise der oben erwähnten Einrichtung zur Abtastung der Drehzahl der Kurbelwelle oder dem Zündverteiler 37 zugeordnet und erzeugt jedesmal dann das Ausgangssignal S₃, wenn die Nockenwelle der Brennkraftmaschine um einen zweiten vorgegebenen Winkel von beispielsweise 180 ° um ihre Drehachse gedreht wurde. Der Zylinder-Detektor 44 erzeugt Ausgangssignale S₄, wenn die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine abwechselnd die zuvor erwähnte vorgegebene axiale Stellung erreichen. Der

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Zylinder-Detektor 44 ist daher ebenfalls vorzugsweise der Einrichtung zur Abtastung der Drehzahl der Kurbelwelle oder dem Zündverteiler 37 zugeordnet und erzeugt jedesmal dann das Ausgangssignal S 4, wenn die Nockenwelle um einen dritten vorgegebenen Winkel von beispielsweise 720 ° um ihre Drehachse gedreht wurde. Der Maschinentemperätur-Detektor 45 ist elektrisch mit einem nicht im.einzelnen gezeigten, einen der Sensoren 39 bildenden Temperatursensor verbunden und tastet die Temperatur beispielsweise des Kühlwassers im Kühlwassermantel 14 oder 16 des Zylinders 10 (Fig. 2) ab und erzeugt ein Ausgangssignal S,-? das entsprechend der abgetasteten Temperatur des Kühlwassers veränderlich ist. Der Batteriespannungs-Detektor 46 ist elektrisch mit einem weiteren der Sensoren 39, nämlich einem nicht gezeigten Batteriespannungssensor verbunden und tastet die Spannung der Batterie 23 (Fig. 2) ab. Der Batteriespannungs-Detektor 46 erzeugt ein Ausgangssignal S₆/ das entsprechend der abgetasteten Spannung der Batterie 23 veränderlich ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor 47 ist elektrisch mit einem durch einen der Sensoren 39 gebildeten nicht gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor verbunden und ermittelt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und erzeugt ein entsprechend veränderliches Ausgangssignal S₇. Der Anlaß-Detektor 48 ist elektrisch mit einem weiteren der Sensoren 39, nämlich einem nicht gezeigten Anlaßsensor verbunden und ermittelt den Vorgang des Anlassens der Brennkraftmaschine. Der Detektor 48 erzeugt ein Ausgangssignal Sg, wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird. Der Anlaßsensor kann an den Zündschalter 24 (Fig. 2) angeschlossen oder in anderer Weise mit dem Zündschalter kombiniert sein, so daß er den Anlaß-Detektor 48 betätigt, wenn der Zündschalter 24 die Position "Start" einnimmt. Der Getriebepositions-Detektor 49 ist mit einem durch einen der Sensoren 39 gebildeten Getriebepositions-Sensor verbunden und tastet einen vorgegebenen Getriebezustand beispielsweise den Neutral-Zustand des Fahrzeuggetriebes ab= Ein Ausgangssignal S^ wird

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erzeugt, wenn der betreffende Zustand des Getriebes vorliegt. Bei den Signalen S_g kann es sich um Pulssignale mit einer vorgegebenen Impulsbreite handeln. Der Leerlauf-Detektor 50 ist elektrisch mit einem durch einen der Sensoren 39 gebildeten Leerlaufsensor verbunden und dient dazu, den Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abzutasten und ein Ausgangssignal S_1n zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand ist, in welchem die Drosselklappe 27 in dem Ansaugsystem ihre am weitesten geschlossene Stellung einnimmt.

Der Klopf-Detektor 51 ist elektrisch mit einem nicht gezeigten, durch einen der Sensoren 39 gebildeten Klopfsensor verbunden und tastet einenKlopf-Zustand der Brennkraftmaschine ab. Wenn die Brennkraftmaschine klopft, wird ein Ausgangssignal S₁₁ erzeugt.

Die Steuereinheit 22 des erfindungsgemäßen Einspritzsystems umfaßt eine Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52, eine Grund-Einspritzschlußzeit-Ermittlungsschaltung 53, eine Grund-Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 54 und eine Grund-Rückführungsdurchsatz-Ermittlungsschaltung 55. Die Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52 umfaßt Eingangsklemmen, die jeweils mit den Ausgangsklemmen des Maschinenlast-Detektors 41 und des Drehzahl-Detektors 42 verbunden sind, und dient dazu, einen Grund-Sollwert für den Kraftstoff-Durchsatz (IJR) bei der Einspritzung zu er- ' mitteln. Anhand der von den Detektoren 41,42 gelieferten Ausgangssignale S₁ und S₂ und anhand zuvor in der Steuereinheit 22 gespeicherter Daten erzeugt die Ermittlungsschaltung 52 ein digitales Signal S ., das für den gewünschten Grund-Kraftstoffdurchsatz repräsentativ ist. Die Grund-Einspritzschlußzeit-Ermittlungsschaltung 53 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Drehzahl-Detektors 42 und der Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52 angeschlossen und erzeugt anhand zuvor in der Steuereinheit 22 gespeicherter Daten und der durch die Ausgangssignale S-/

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S,. gelieferten Informationen einen gewünschten Sollwert für den Zeitpunkt (EIT) des Endes der Kraftstoffeinspritzung. Ein durch die Ermittlungsschaltung 53 erzeugtes digitales Ausgangssignal S, ist somit repräsentativ für den Grund-Sollwert des Zeitpunkts, an dem die Einspritzung von Kraftstoff durch die Einspritzdüse 21 bei jedem Zyklus eines jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine beendet wird. Die Grund-Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 54 ist ebenfalls mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Drehzahl-Detektors 42 und der Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52 angeschlossen und dient dazu, anhand der zuvor in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Ausgangssignale S- und S, . gelieferten Informationen einen gewünschten Sollwert für den Zündzeitpunkt (IGT) zu ermitteln und ein entsprechendes digitales Ausgangssignal S_fat zu erzeugen. Die Grund-Rückführungsdurchsatz-Ermittlungsschaltung 55 ist ebenfalls mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Drehzahl-Detektors 42 und der Einspritzdurchsatz-Ermittlungssschaltung 52 angeschlossen und dient dazu, anhand der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Ausgangssignale S~, S. . gelieferten Informationen einen gewünschten Grund-Sollwert für den Durchsatz (EGRR) der Abgas-Rückführung zu ermitteln und ein entsprechendes digitales Ausgangssignal S. zu erzeugen.

Die Steuereinheit 22 des erfindungsgemäßen Einspritzsystems umfaßt ferner eine Einspritzdurchsatz(IJR)-Korrekturschaltung 56, eine Einspritzschlußzeit (EIT)-Korrekturschaltung 57, eine Zündzeitpunkt(IGT)-Korrekturschaltung 58 und eine Rückführungsdurchsatz (EGRR)-Korrekturschaltung 59. Die Einspritzdurchsatz-Korrekturschaltung 56 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Maschinentemperatur-Detektors 45, des Batteriespannungs-Detektors 46, des Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektors 47, des Anlaß-Detektors 48, des Getriebepositions-Detektors 49,des Leerlauf-Detek-

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tors 50 und der Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52 angeschlossen und ermittelt einen korrigierten Kraftstoff-Einspritzdurchsatz auf der Grundlage der zuvor in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten sowie der durch die Ausgangssignale S₁-/ S,, S₇, S_fi, S„ und S₁₀ der Detektoren 45-50 und durch das digitale Ausgangssignal S, . der Ermittlungsschaltung 52 gelieferten Informationen. Die Korrekturschaltung 56 erzeugt ein digitales Ausgangssignal S . entsprechend dem ermittelten korrigierten Wert für den Einspritzdurchsatz. Die Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung 5 7 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Temperatur-Detektors 45, des Anlaß-Detektors 48, des Getriebepositions-Detektors 49, des Leerlauf-Detektors 50 und der Einspritzschlußzeit-Ermittlungsschaltung 53 angeschlossen und erzeugt einen korrigierten Wert für den Zeitpunkt des Einspritzschlusses auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Ausgangssignale S₅, Sg, S_g und S₁₀ der Detektoren 45, 48, 49 und 50 und das digitale Ausgangssignal S, der Ermittlungsschaltung 53 repräsentierten Informationen. Die Korrekturschaltung 57 erzeugt ein digitales Ausgangssignal S entsprechend dem korrigierten Wert für den Zeitpunkt, an dem die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse 21 (Fig. 2) während jedes Zyklus der einzelnen Zylinder beendet wird. Die Zündzeitpunkt-Korrekturschaltung 58 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Maschinentemperatur-Detektors 45, des Anlaß-Detektors 48, des Getriebepositions-Detektors 49, des Leerlauf-Detektors 50, des Klopf-Detektors 51 und der Grund-Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 54 angeschlossen und ermittelt einen korrigierten Wert für den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten sowie der durch die Ausgangssignale S_, Sg, S , S₁₀ und S₁₁ der Detektoren 45,48,49,50,51 und das digitale Ausgangssignal Sj. der Ermittlungsschaltung 54 repräsentierten Informationen. Die Korrekturschaltung 58

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erzeugt ein digitales Ausgangssignal S entsprechend dem korrigierten Wert für den Zündzeitpunkt. Die Rückführungsdurchsatz-Korrekturschaltung 59 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Maschinentemperatur-Detektors 45, des Batteriespannungs-Detektors 46, des Anlaß-Detektors 48, des Getriebepositions-Detektors 49, des Leerlauf-Detektors 50 und der Grund-Rückführungsdurchsatz-Ermittlungsschaltung 55 angeschlossen und ermittelt einen korrigierten Wert für den Durchsatz der Abgas-Rückführung auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Ausgangssignale S₅, S>, Sg, S und S . der Detektoren 45,46,48,49 und 50 und das digitale Ausgangssignal S, der Ermittlungsschaltung 55 repräsentierten Informationen. Die Korrekturschaltung 49 erzeugt ein digitales Äusgangssignal S entsprechend dem korrigierten Wert des Durchsatzes der Abgas-Rückführung.

Die Steuereinheit 22 umfaßt ferner eine Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 und eine Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 61. Die Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen der Einspritzdurchsatz-Korrekturschaltung 56 und der Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung 57 angeschlossen und ermittelt einen optimalen Wert für die Länge des Zeit-5 intervalls, während dessen bei jedem Zyklus der einzelnen Zylinder Kraftstoff durch die Einspritzdüsen 21 eingespritzt wird. Die Ermittlungsschaltung 60 ermittelt den Wert auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die digitalen Ausgangssignale S . und S der

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Steuerschaltungen 56, 57 repräsentierten Daten und erzeugt ein Ausgangssignal S, entsprechend der optimalen Dauer der Kraftstoffeinspritzung. Die in der Steuereinheit 22 ge speicherten Daten können solcher Art sein, daß sie die Einspritzcharakteristik der Kraftstoff-Einspritzdüsen 21 der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine bei unterschied lichen Gasdrücken in der Brennkammer 19 wiedergeben«

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Die Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 61 ist mit ihren Eingangsklemmen an die Ausgangsklemmen des Drehzahl-Detektors 42, des Kolbenpositlons-Detektors 43, des Zylinder-Detektors 44, der Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung 57 und der Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 angeschlossen und ermittelt einen optimalen Wert für den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Ausgangssignale S₂, S_ und S. und die digitalen Ausgangssignale S und S, repräsentierten Informationen. Die Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 61 erzeugt ein digitales Ausgangssignal S, entsprechend dem optimalen Zeitpunkt, an dem bei jedem Zyklus der einzelnen Zylinder die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse 21 beginnt.

Erfindungsgemäß umfaßt die Steuereinheit 22 weiterhin eine Einspritz-Steuerschaltung 62, eine Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 63 und eine Rückführungsdurchsatz-Steuerschaltung 64. Die Einspritz-Steuerschaltung 62 ist mit ihren Eingangsklemmen an den Ausgangsklemmen der Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 und der Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 61 und mit einer Ausgangsklemme an das spulenbetätigte Ventil der Einspritzdüse 21 angeschlossen. Die Einspritz-Steuerschaltung 62 liefert an das spulenbetätigte Ventil der Kraftstoff-Einspritzdüse 21 ein Steuersignal S ,

durch das das Ventil bei einem durch das digitale Ausgangssignal S. der Einspritzzeitpunkt-Steuerschaltung 61 gegebenen Zeitpunkt geöffnet und für ein durch das digitale Ausgangssignal S, der Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 gegebenes Zeitintervall offen gehalten wird. Die Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 62 ist mit einer Eingangsklemme an die Ausgangsklemme der Zündzeitpunkt-Korrekturschaltung 58 und mit einer Ausgangsklemme an die Basis eines Leistungstransistors 65 angeschlossen, dessen Emitter geerdet und dessen Kollektor mit der Primärwicklung der Zündspule 36 verbunden ist. Die

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Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 63 liefert zu einem durch das digitale Ausgangssignal S _fc der Zündzeitpunkt-Korrekturschaltung 58 gegebenen Zeitpunkt ein Steuersignal S_b· Das Steuersignal S, gelangt an die Basis des Leistungstransistors 65, so daß der Primarstromkreis der Zündspule 36 für eine gewisse Zeitdauer, während derer das Steuersignal S^ der Steuerschaltung 63 vorliegt, geschlossen wird. Die Rückführungsdurchsatz-Steuerschaltung 64 ist mit einer Eingangsklemme an die Ausgangsklemme der Rückführungsdurchsatz-Korrekturschaltung 59 und mit einer Ausgangsklemme an das zuvor erwähnte Vakuum-Dosierventil 34 angeschlossen. Die Steuerschaltung 64 liefert an das Vakuum-Dosierventil 34 ein Steuersignal S , durch das das Steuerventil 34 zu einem durch das digitale Ausgangssignal S_ der Korrekturschaltung 59 gegebenen Grad geöffnet wird.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des oben beschriebenen Einspritzsystems erläutert werden. Während des gesamten Betriebes des Einspritzsystems wird die Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung 52 der Steuereinheit 22 durch die Signale S₁ und S des Maschinenlast-Detektors 41 bzw. des Drehzahl-Detektors 42 beaufschlagt und ermittelt anhand dieser Signale sowie anhand der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten einen Grund-Sollwert für den Einspritzdurchsatz. Das digitale Ausgangssignal S . der Ermittlungsschaltung 52 repräsentiert einen Kraftstoff-Einspritzdurchsatz, der unter den durch das Signal S. gegebenen Lastbedingungen und bei der durch das Signal S„ gegebenen Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine wünschenswert ist. Das digitale Ausgangssignal S, . gelangt zusammen mit dem Ausgangssignal S~ des Drehzahl-Detektors 42 an jede der Ermittlungsschaltungen 53, 54 und 55. In Abhängigkeit von den Signalen S₂ und Sj₃. ermittelt die Ermittlungsschaltung 53 anhand dieser Signale sowie der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten einen Grund-Sollwert für den Zeitpunkt des Endes der Kraftstoff-

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einspritzung. Das von der Ermittlungsschaltung 53 erzeugte digitale Ausgangssignal S_be repräsentiert den Grund-Sollwert für den Zeitpunkt des Endes der Kraftstoffeinspritzung, der bei der durch das Signal S₂ gegebenen Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine wünschenswert ist. Das digitale Ausgangssignal S. wird zusammen mit dem jeweiligen Ausgangssignal S₁-, S₈, S_g und S₁₀ des Maschinentemperatur-Detektors 45, des Anlaß-Detektors 48, des Getriebepositions-Detektors 49 und des Leerlauf-Detektors 50 an die Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung 57 weitergeleitet, so daß der durch die Erraittlungsschaltung 53 ermittelte Grund-Sollwert für die Beendigung der Einspritzung anhand der Signale S,., Sg, S^ und S₁₀ und der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten korrigiert wird. Die Korrekturschaltung 57 erzeugt das digitale Ausgangssignal S , das den korrigierten optimalen Wert für den Zeitpunkt der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung der durch das Signal S₅ gegebenen Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine und des durch das Signal S„ gegebenen Zustande des Getriebes repräsentatiert.

Das digitale Ausgangssignal Sj. gelangt ferner zusammen mit den Ausgangssignalen S₅ bis S₁₀ der Detektoren 45 bis 50 an die Einspritzdurchsatz-Korrekturschaltung 56, so daß der durch die Ermittlungsschaltung 52 ermittelte Grund-Sollwert für den Einspritzdurchsatz des Kraftstoffs anhand der Signale S₅ bis S und der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten korrigiert wird. Die Korrekturschaltung 56 erzeugt die digitalen Ausgangssignale S ., die den korrigierten optimalen Werten für den Kraftstoff-Einspritzdurchsatz unter Berücksichtigung der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine, der Spannung der Batterie 23 (Fig. 2), der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Zustande des Getriebes gemäß den Signalen S₅, S_g, S_ und S_g repräsentieren. Die digitalen Ausgangssignale S . werden zusammen mit den digitalen Ausgangssignalen S der Einspritzschlußzeit-Korrekturschal-

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tung 57 zu der Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung 60 übertragen, die daraufhin eine optimale Dauer der Kraftstoff-

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einspritzung auf der Grundlage der korrigierten Einspritzrate gemäß den Signalen S . und der korrigierten Einspritzen
Schluß-Zeitpunkte gemäß dem Signal S_ce ermittelt und die entsprechenden Ausgangssignale S, erzeugt. Die Ausgangssignale S, gelangen ihrerseits zusammen mit dem digitalen j Ausgangssignal S der Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung 57 und den Ausgangssignalen S₂, S₃ und S₄ der Detektoren 42, 43 und 44 an die Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 61, die daraufhin einen optimalen Einspritzzeitpunkt auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Signale S₃, S₃,

S. und S repräsentierten Informationen ermittelt. Die 4 ce ^c ■

Ermittlungsschaltung 61 erzeugt die digitalen Ausgangssignale S_fc, die dem optimalen Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung der Drehzahl der Kurbelwelle und der Position des Kolbens in einem Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß den Signalen S₂ und S., entsprechen. Die in der oben beschriebenen Weise erzeugten digitalen Ausgangssignale S^ und S_fc der Ermittlungsschaltungen 61,62 werden an die Einspritz-Steuerschaltung 62 übertragen, die daraufhin das Steuersignal- S_g an das spulenbetätigte Ventil der Kraftstoff-Einspritzdüse 21 liefert. Durch dieses Signal wird das Ventil der Einspritzdüse zu einem durch das Eingangssignal S_t gegebenen Zeitpunkt geöffnet und für einen durch das Eingangssignal S_d gegebenen Zeitraum offen gehalten. Bei dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem ist die Einspritzzeitpunkt-Ermitt~ lungsschaltung 61 derart geschaltet und aufgebaut, daß der durch diese Ermittlungsschaltung festgelegte Beginn der Kraftstoffeinspritzung jeweils bei verhältnismäßig niedrigem Gasdruck in der Brennkammer der jeweiligen Zylinder erfolgt.

Die von der Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung erzeugten digitalen Ausgangssignale S_fa. werden außerdem zusammen mit den Ausgangssignalen S₃ des Drehzahl-Detektors

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an die Grund-Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 54 weitergeleitet, die daraufhin auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten und der durch die Eingangssignale S₂ repräsentierten Informationen einen Grund-Sollwert für den unter den gegebenen Bedingungen gewünschten Zündzeitpunkt ermittelt. Die Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung 54 liefert digitale Ausgangssignale S_bfc, die dem unter Berücksichtigung der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine gemäß den Signalen S„ wünschenswerten Zündzeitpunkt entsprechen. Die digitalen Ausgangssignale S_bt werden zusammen mit den Ausgangssignalen S₅, S_Q, S_g, S^_Q und S₁₁ der Detektoren 45, 48, 49, 50 und 51 an die Zündzeitpunkt-Korrekturschaltung 58 übertragen. Der Grund-Sollwert für den Zündzeitpunkt wird daher in der Korrekturschaltung 58 anhand der Signale S₅, S₃, S_g , S₁₀ und S_n und der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten korrigiert. Die Korrekturschaltung 58 erzeugt die digitalen Ausgangssignale S_c{., die den entsprechend der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine und dem Zustand des Getriebes gemäß den Signalen S₁. und S optimierten Zündzeitpunkt repräsentatieren. Die durch die Zündzeitpunkt-Korrekturschaltung 58 erzeugten digitalen Ausgangssignale S werden an die Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 6 3 weitergeleitet und bewirken, daß die . Steuerschaltung 63 zu einem durch die Eingangssignale S_cfc festgelegten Zeitpunkt das Steuersignal S_b erzeugt.

Das Steuersignal S, gelangt an die Basis des Leistungstransistors 65, so daß der Primärstromkreis der Zündspule für ein Zeitintervall, während dessen das Steuersignal S_b der Steuerschaltung 6 3 anliegt, geschlossen wird.

Die durch die Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung abgegebenen Signale S_fa. werden ferner zusammen mit den Aus gangssignalen S₂ des Detektors 42 an die Grund-Rückführungsdurchsatz-Ermittlungsschaltung 55 übertragen, die daraufhin auf der Grundlage der in der Steuereinheit 22 gespeicherten

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Daten und der durch die Eingangssignale S₂ repräsentierten Informationen einen Grund-Sollwert für den Durchsatz der Abgas-Rückführung ermittelt. Die Ermittlungsschaltung 55 erzeugt die digitalen Ausgangssignale S_fax, die den bei der gegebenen Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine gemäß den Signalen S₂ wünschenswerten Durchsatz der Abgas-Rückführung repräsentieren. Die digitalen Ausgangssignale S. gelangen zusammen mit den jeweiligen Ausgangssignalen Sat S_c, S_Q, S_q und S_1n der Detektoren 45,46,48,49 und 50

TO an die Rückführungs-Korrekturschaltung 59, so daß der durch die Ermittlungsschaltung 55 ermittelte Grund-Sollwert der Abgas-Rückführung entsprechend den Signalen S₅, Sg, S_g, S_g und S₁₀ und der in der Steuereinheit 22 gespeicherten Daten korrigiert wird. Die durch die Rückführungsdurchsatz-Korrekturschaltung 59 erzeugten digitalen Ausgangssignale S_cx sind repräsentativ für den unter Berücksichtigung der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine, der Spannung der Batterie 23 und des gegebenen Zustands des Getriebes gemäß den Signalen S₅, S_g, S₉ optimierten Wert des Durchsatzes der Abgas-Rückführung.Die digitalen Ausgangssignale. S_cx werden an die Rückführungs-Steuerschaltung 64 weitergeleitet, die das Steuersignal S an das Vakkum-Dosierventil 34 liefert und dadurch das Dosierventil 34 zu einem Grad öffnet, der durch die Eingangssignale S gegeben ist.

Das vakuumbetätigte Rückführungs-Steuerventil 33 wird somit . derart angesteuert, daß der Durchsatz, der durch die Rückführungsleitung 32 zurückgeführten Abgase sich entsprechend dem durch die Signale S der Rückführungs-Korrekturschaltung 59 repräsentierten Wert für den Durchsatz der Abgas-Rückführung ändert.

Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß in der Steuereinheit 22 des erfindungsgemäßen Einspritzsystems die optimale Dauer der Kraftstoffeinspritzung (Signale S₀) und der optimale Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffeinspritzungen

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(Signale S.) anhand der Sollwerte für den Zeitpunkt der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung und für den Kraftstoff durchsetz bei der Einspritzung festgelegt werden. Dies liegt daran, daß, da die Kraftstoff-Einspritzdüse 21 (Fig. 2) den Kraftstoff bei einem Druck von etwa 15 kp/cm² erzeugt, der wesentlich niedriger ist als der während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Brennkammer erzeugte maxiamel Gasdruck, der Zeitpunkt an dem die Kraftstoffeinspritzung bei jedem Zyklus eines Zylinders beendet wird, durch den Gasdruck in der Brennkammer 19 bestimmt ist, wenn der Kraftstoff gegen Ende eines jeden Kompressionshubes des Zylinders eingespritzt werden soll. Die in dieser Weise festgelegten Werte für die Dauer und den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung nehmen mit der Belastung der Brennkraftmaschine zu oder ab, wie durch die Kurve in Fig. 4 veranschaulicht ist. Fig. 5 zeigt die Druckwerte P- und P-, mit denen der Kraftstoff durch die Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine mit einem herkömmlichen Einspritzsystem bzw. einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem eingespritzt wird.

Die Kurve P zeigt die Veränderung des Gasdrucks in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine während des Betriebes.

Die Abschnitte D. und D veranschaulichen die Dauer der Kraft-

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stoffeinspritzung bei hoher und niedriger Maschinenlast, wie sie in einer Brennkraftma.-schine mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem festgelegt werden.

Fig. 6 zeigt Teile eines Zylinders der Brennkraftmaschine mit einer gegenüber Fig. 2 abgewandelten Kraftstoff-Einspritzdüse 21. Während von der Einspritzdüse 21 in Fig..2 angenommen wurde, daß es sich um eine auswärts öffnende Düse handelte, ist die in Fig. 6 gezeigte und mit 66 bezeichnete Einspritzdüse eine Zweifach-Düse mit einer einwärts öffnenden Düse/ die teilweise von einer auswärts öffnenden Düse umgeben ist. Die Einspritzdüse 66 umfaßt ein Düsen-Gehäuse 67, das fest in den Zylinderkopf 12 eingesetzt ist und mit einer

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langgestreckten, in die Brennkammer 19 geöffneten Ventilkammer 68 versehen ist. Eine spulenbetätigte erste Düseneinheit 69 ragt in das Gehäuse 67 und ist elektrisch über den Zündschalter 24 mit der Batterie 23 verbunden. Die erste Düseneinheit 69 ist die auswärts öffnende Düse und ist für sich ähnlich der Einspritzdüse 21 aus Fig. 2 aufgebaut. Die erste Düseneinheit 69 umfaßt somit ein in einem Kraftstoffkanal angeordnetes, durch eine Feder in Schließrichtung vorgespanntes Ventil. Die Einspritzdüse umfaßt ferner eine zweite Düseneinheit 70 mit einem langgestreckten Ventilelement 71, das in der Ventilkammer 68 beweglich ist und einen aus der Ventilkammer 68 in die Brennkammer 19 vorspringenden Kopf 72 aufweist. Der Querschnitt des Kopfes 72 nimmt in Richtung auf das in die Brennkammer vorragende freie Ende allmählich zu. Das Ventilelement 71 umfaßt ferner einen Stopper 73, der mit einem Ende der ersten Düseneinheit 69 in Anschlag bringbar ist. Das Ventilelement 71 kann daher nicht über eine vorgegebene, in Bezug auf das Gehäuse 67 am weitesten innen gelegenen axiale Stellung hinaus bewegt werden. Die zweite Düseneinheit 70 umfaßt ferner Vorspann-Einrichtungen, die das Ventilelemente 71 derart vorspannen, daß es mit seinem Kopf 72 die Ventilkammer 68 verschließt. Gemäß Fig. 6 umfassen die Vorspann-Einrichtungen einen fest in der Ventilkammer 68 angebrachten Federsitz 74 und eine Schraubendruckfeder 75, die mit einem Ende an dem Federsitz 74 abgestützt ist und mit dem anderen Ende an einem vergrößerten inneren Endabschnitt des Ventilelements 71 anliegt. Der Federsitz 74 ist mit einer öffnung versehen, in der das Ventilelement 71 axial in Bezug auf den Federsitz verschiebbar ist.

Bei dem Zylinder 10 mit der oben beschriebenen Kraftstoff- Einspritzdüse 66 wird das Ventilelement 71 der zweiten Düsen einheit 70 nicht nur durch die Schraubendruckfeder 75, sondern auch durch den Gasdruck in der Brennkammer 19 in Schließrich-

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tung vorgespannt. Sowohl die Feder in der ersten Düseneinheit 69 als die Schraubendruckfeder 75 der zweiten Düseneinheit 70 können daher verhältnismäßig kleine Federkonstanten aufweisen, so daß das Betätigungselement, wie etwa eine Magnetspule der ersten Düseneinheit 69, entsprechend der kleinen Federkonstante der Feder verhältnismäßig klein sein kann. Die Einspritzdüse 66 hat weiterhin den Vorteil, daß nur die zweite Düseneinheit 70 ausgewechselt zu werden braucht, wenn der (innere) Endbereich der Düse korrodiert ist. Bei den Daten, die in der zusammen mit der Einspritzdüse 66 verwendeten elektrischen Steuereinheit 22 gespeichert sind, sind die Zeitverzögerungen berücksichtigt, die zwischen den Zeitpunkten des Eintreffens der Steuersignale von der Steuereinheit 22 an der Einspritzdüse 66 und den Zeitpunkten liegen, an denen die zweite Düseneinheit 70 zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennkammer 19 öffnet.

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Claims

TER MEER-MULLER-STEINiVSEJSTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr, N. ter Meer Oipl -Ing. H. Steinmeister

?;£rⁿa^S3s^Fe t ^MÜMer Art.r-Ladebeck-Strasse «

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

G82-173-108
St/Wi/la

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

VORRICHTUNG ZUR KRAFTSTOFF-EINSPRITZUNG IN BRENNKRAFTMASCHINEN

Priorität: 26. Oktober 1981, Japan, No. 170897/1981

PATENTANSPRÜCHE.

1 A Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41) zur Abtastung der Maschinenlast und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals S<j , eine elektrisch betätigte, in eine Brennkammer (19) eines Zylinders der Brennkraftmaschine ragende Kraftstoff-

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Einspritzdüse (21,66) und eine elektrisch mit der Einrichtung (41) zur Abtastung der Maschinenlast und der Einspritzdüse (21) verbundene elektrische Steuereinheit (22) zur Erzeugung von Steuersignalen S , die die Dauern und die Zeitpunkte des Beginns der Kraftstoffeinspritzungen auf der Grundlage wenigstens des Ausgangssignals S₁ derart festlegen, daß die Kraftstoffeinspritzungen zu Zeiten D, , D erfolgen, in denen ein verhältnismäßig niedriger Gasdruck P in der Brennkammer (19) vorliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, für Kraftfahrzeuge mit einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, die jeweils eine Brennkammer und einen in einer Bohrung des Zylinders beweglichen Kolben umfassen und mit einem eine Spannungsquelle aufweisenden Zündsystem sowie einem durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung folgende Baugruppen umfaßt:

- einen die Einrichtung zur Abtastung der Maschinenlast bildenden Maschinenlast-Detektor (41),

- einen Drehzahldetektor (42) zur Erzeugung eines für die Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine repräsentativen Ausgangssignals S_,

- einen Kolbenpositions-Detektor (43) zur Erzeugung eines Ausgangssignals S-, das für vorgegebene axiale Positionen des Kolbens in der Bohrung (13) jedes einzelnen der Zylinder (10) repräsentativ ist,

- einen Zylinder-Detektor (44) zur Erzeugung eines Ausgangssignals S-, wenn die einzelnen Zylinder (10) der Brennkraft maschine abwechselnd die vorgegebene axiale Position er reichen/

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- einen Maschinentemperatur-Detcktor (45) zur Abtastung einer Temperatur in der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines mit der abgetasteten Temperatur veränderlichen Ausgangssignals S₅,

- einen Batteriespannungs-Detektor (46) zur Abtastung der Spannung der Spannungsquelle (23) und zur Erzeugung eines mit der abgetasteten Spannung veränderlichen Ausgangssignals S_fi,

- einen Fahrzeuggeschwindigkeit!;-Detektor (47) zur Abtastung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und zur Erzeugung eines mit der abgetasteten Geschwindigkeit veränderlichen Ausgangssignals S₇,

- einen Anlaß-Detektor (48) zur Abtastung des Vorgangs des Anlassens der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines diesen Zustand anzeigenden Ausgangssignals Sg,

- einen Getriebepositions-Detektor (49) zur Abtastung eines Zustands des Getriebes der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines für den abgetasteten vorgegebenen Zustand des Getriebes repräsentativen Ausgangssignals S_g,

- einen Leerlauf-Detektor (50) zur Abtastung eines Leerlaufzustands der Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines diesen Zustand anzeigenden Ausgangssignals S^_Q,

- eine zu der Steuereinheit (22) gehörende, elektrisch mit der Einspritzdüse (21,66) verbundene Einrichtung (56, 60) zur Ermittlung eines optimalen Werts für die Dauer der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale von einem oder mehreren der die Maschinenlast, die Drehzahl, die Maschinentemperatur, die Batteriespannung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Anlaßvorgang, den Getriebezustand und den Leerlaufzustand abtastenden

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Detektoren (41,42,45 - 50) und zur Erzeugung von der optimalen Einspritzdauer entsprechenden AusgangsSignalen ^Sd'

- eine zu der Steuereinheit (22) gehörende, elektrisch mit der Einspritzdüse (21,66) verbundene Einrichtung (57,61) zur Berechnung eines optimalen Wertes für den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale von einem oder mehreren der Detektoren (41-50) und zur Erzeugung von Ausgangssignalen S, , die die optimalen Zeitpunkte des Beginns der Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse (21,66) während jedes Zyklus eines jeden der Zylinder (10) repräsentatieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, für Brennkraftmaschinen mit einem Funken-Zündsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Klopf-Detektor (51) zur Abtastung eines Klopfzustands dnr Brennkraftmaschine und zur Erzeugung eines diesen Zustand anzeigenden Ausgangssignals S₁₁ umfaßt

und daß eine Zündzeitpunkt-Berechnunasschaltung (54,58) elektrisch mit dem Funken-Zündsystem verbunden ist und einen optimalen Wert für den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Ausgangssignale von einem oder mehreren der die Maschinenlast, die Drehzahl, die Maschinentemperatur, den AnlaßVorgang, die Getriebeposition, den Leerlaufzustand und den Klopfzustand abtastenden Detektoren (41,42,4-5 - 51) berechnet und diesem optimalen Wert entsprechende Ausgangssignale S . erzeugt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, für Brennkraftmaschinen mit einer Einrichtung zur Abgasrückführung, dadurch gekennzeichnet,, daß die Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung eine elektrisch mit der Einrichtung (32,33,34) zur Abgasrückführung verbundene Rückführungs~Berechnungsschaltung (55/ 59) umfaßt, die einen optimalen Wert für den Durchsatz der Abgasrückführung auf der Grundlage der Ausgangssig-

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nale von einem oder mehreren der die Maschinenlast, die Drehzahl, die Maschinentemperat'ur, den Anlaßvorgang, die Getriebeposition und den Leerlaufzustand abtastenden Detektoren (41,42,45 - 50) berechnet und für den optimalen Durehsatz der Abgasrückführung repräsentative Signale S erzeugt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn ζ e ichnet, daß die Steuereinheit (22) die folgenden Elemente umfaßt;

- eine Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung (52) zur Berechnung eines Grund-Sollwertes für den Durchsatz der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale S,, S₂ des Maschinenlast-Detektors (41) und des Drehzahl-Detektors (42) und zur Erzeugung diesem Grund-Sollwert des Einspritzdurchsatzes entsprechender Ausgangssignale S, . ,

- eine Grund-Einspritzschlußzeit-Ermittlungsschaltung (53) zur Berechnung eines Grund-Sollwertes für den Zeitpunkt der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale S₂/ S. . des Drehzahl-Detektors (42) und der Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung (52) und zur Erzeugung von Ausgangssignalen S, , die den Grund-Sollwert für die Zeitpunkte angeben, zu denen die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse (21,66) bei jedem Zyklus jedes einzelnen der Zylinder (10) beendet werden soll,

- eine zu der Einrichtung zur Ermittlung der Einspritzdauer gehörende Einspritzdurchsatz-Korrekturschaltung (5.6) zur Berechnung eines korrigierten Wertes für den Kraft stoffdurchsatz bei der Einspritzung auf der Grundlage der

Ausgangssignale S₅, S_g, S₇, Sg, S_g/ ^sio''^Sbi ^{deS Maschinen}"

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TER MEER -MÜLLER · STElNMeLSTERNiSS-?..^ Motor;CO. , Ltd. - G82-173-108

temperatur-Detektors (45) , des Batteriespannungs-Detektors

(46), des Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektors (47), des Anlaß-Detektors (48), des Getriebepositions-Detektors (49), des Leerlauf-Detektors (50) und der Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung (52) und zur Erzeugung von dem korrigierten Wert des Einspritzdurchsatzes entsprechenden AusgangsSignalen S . ,

- eine zu der Einrichtung zur Berechnung des Einspritz-

beginns gehörende Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung (57) zur Berechnung eines korrigierten Wertes für den Zeitpunkt der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale S_c, S₀, S_n, S._, S,

D o y tu üe

des Maschinentemperatur-Detektors (4 5) , des Anlaß-Detektors (48), des Getriebepositions-Detektors (49), des Leerlauf-Detektors (50) und der Grund-Einspritzschlußzeit-Ermittlungsschaltung (53) und zur Erzeugung von Ausgangssignalen S , die die korrigierten Werte für die Zeitpunkte angeben, an denen bei jedem Zyklus jedes einzelnen der Zylinder (10) die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse (21,66) beendet werden soll,

- eine zu der Einrichtung zur Berechnung der Einspritzdauer gehörende Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung (60) zur Ermittlung eines optimalen Wertes für die Dauer der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgangssignale der Einspritzdurchsatz-Korrekturschaltung (56) und der Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung (57) und zur Erzeugung von Ausgangssignalen S, entsprechend der optimalen Dauer der Kraftstoffeinspritzung,

- eine zu der Einrichtung zur Berechnung des Einspritzbeginns gehörende Einspritzzeitpunkt-Ermittlungsschaltung (61) zur Berechnung des optimalen Wertes für den Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage

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der Ausgangssignale des Drehzahl-Detektors (42) , des Kolbenpositions-Detektors (43), des Zylinder-Detektors (44), der Einspritzschlußzeit-Korrekturschaltung (57) und der Einspritzdauer-Ermittlungsschaltung (60) und zur Erzeugung von Ausgangssignalen S. entsprechend den optimalen Zeiten für den Beginn der Kraftstoffeinspritzung.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) eine Grund-Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung (54) zur Berechnung eines Grund-Sollwertes für den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Ausgangssignale des Drehzahl-Detektors (42) und der Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung (52) und zur Erzeugung von den Grund-Sollwert des Zündzeitpunkts repräsentierenden Ausgangssignalen S, . sowie eine Zündzeitpunkts-Korrekturschaltung (58) zur Ermittlung eines korrigierten Wertes für den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Ausgangssignale des Maschinentemperatur-Detektors (45), des Anlaß-Detektors (48), des Getriebepositions-Detektors (49), des Leerlauf-Detektors

(50) , des Klopf-Detektors (51.) und der Zündzeitpunkt-Ermittlungsschaltung (54) und zur Erzeugung den korrigierten Werten der Zündzeitpunkte entsprechender Ausgangssignale

S . umfaßt,
et
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) eine Grund-Rückführungsdurchsatz-Ermittlungsschaltung (55) zur Berechnung eines Grund~Sollwertes für den Durchsatz der Abgas-Rückführung auf der Grundlage der Ausgangssignale des Drehzahl-Detektors (42) und der Grund-Einspritzdurchsatz-Ermittlungsschaltung (52) und zur Erzeugung von für den Grund-Sollwert des Rückführungssatzes repräsentativen Ausgangssignalen S^_x sowie eine Rückführungs-Korrekturschaltung (59) zur Berechnung eines korrigierten Wertes für den Durchsatz der Abgas-Rückführung anhand der Äusgangssignale des Maschinentemperatur-Detektors (45) , des Batteriespannungs-

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TER meer · Müller · STEINMSJSTJER Nisäan Motor:.Co., Ltd. - G82-173-108

Detektors (46), des Anlaß-Detektors (48) , des Getriebepositions-Detektors (49), des Leerlauf-Detektors (50) und der Grund-Rückführungs-Ermittlungsschaltung (55) und zur Erzeugung von dem korrigierten Wert des Rückführungsdurchsatzes entsprechenden Ausgangssignalen S umfaßt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz eichnet, daß die Kraftstoff-Einspritzdüse (66) ein in dem Zylinder (10) befestigtes Gehäuse (67) mit einem Kraftstoffkanal und einer langgestreckten, in die Brennkammer (19) des Zylinders geöffneten Ventilkammer (68), eine in das Gehäuse (67) vorspringende spulenbetätigte erste Düseneinheit (69) mit einem in dem Kraftstoffkanal angebrachten, in Schließrichtung vorgespannten Ventil, und eine zweite Düseneinheit (70) umfaßt, die ein langgestrecktes, in Längsrichtung in der Ventilkammer (68) bewegliches Ventilelement (71) mit einem aus der Ventilkammer (68) in die Brennkammer (19) ragenden, im Querschnitt zu seinem freien, der Brennkammer (19) zugewandten Ende hin erweiterten Kopf (72) und Vorspann-Einrichtungen (74,75) aufweist, die das Ventilelement (71) derart vorspannen, daß es mit seinem Kopf (72) die Ventilkammer (68) verschließt.

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