DE3323273C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist aus der DE 31 25 466 A1 bekannt.

Diese Druckschrift beschreibt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der gattungsgemäßen Art, bei der ein Sensor zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kraftstoffs, und damit indirekt der Kraftstoffmenge, unmittelbar im Einspritzventil angeordnet ist. Diese Konstruktion geht von der Überlegung aus, daß es für die genaue Zumessung des Kraftstoffs in einem Einspritzsystem günstig ist, die Einspritzmenge dort zu erfassen, wo sie in die Brennkammer eingespritzt wird. Sie wird nicht aus der Stellung des die Menge beeinflussenden Schiebers in der Einspritzpumpe abgeleitet, weil diese Stellung bei Verschleiß der mechanischen Teile keine sichere Aussage über die Einspritzmenge zuläßt. Die bekannte Anordnung ist ein regelndes System, bei dem der Sensor am Ende der Kraftstoffleitung angeordnet mit, um nach Möglichkeit das gesamte Kraftstoffzuführsystem in den Regelkreis einzubeziehen.

Nachteilig an diesem bekannten System ist, daß, da die Einspritzdüse fest am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebracht ist und sich in die Brennkammer öffnet und daher direkt den hohen Temperaturen, hohen Drücken und Erschütterungen ausgesetzt ist, die Meßgenauigkeit des mit dem Einspritzventil baulich vereinigten Sensors nicht besonders groß ist.

Aus der DE 31 22 553 A1 ist ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Kraftstoffmenge unmittelbar am Einspritzventil gemessen wird. Auch diesem Einspritzsystem wohnen daher die vorgenannten Nachteile inne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kraftstoffs mit größerer Genauigkeit zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung verlagert den Sensor von dem Einspritzventil weg in die Einspritzpumpe und vereinigt ihn mit dem dort vorhandenen Druckventil. Dieses Druckventil ist zu diesem Zweck derart ausgebildet, daß die Stellungen seines Ventilkörpers von der Größe der Strömungsgeschwindigkeit des durch das Druckventil fließenden Kraftstoffs abhängen. Diese Stellungen werden abgetastet, und der abgetastete Wert wird für die Steuerung der Kraftstoffmenge verwendet. Da der Sensor an einer geschützten Stelle untergebracht ist, arbeitet er im Vergleich zum Stand der Technik zuverlässiger. Durch die Kombination mit dem Druckventil ist eine besonders einfache, baulich nicht aufwendige Lösung erzielt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Kraftstoff-Einspritzsteuersystems für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Kraftstoff-Einspritzpumpe mit einem Sensor zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des in ihr strömenden Kraftstoffs,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht des Sensors der Fig. 2,

Fig. 4 Kennlinien einiger Faktoren, die den Sensor sowie solche Sensoren der nachfolgenden Figuren betreffen,

Fig. 5 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzdauer tm,

Fig. 6 ein Diagramm der Beziehung gemäß Fig. 5, gemessen bei unterschiedlichen Drehzahlen,

Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Maschinendrehzahl N bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzmengen,

Fig. 8 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten eines Teiles der Eingangs-/Ausgangsschaltung in Fig. 1 zum Bestimmen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdauer und -zeitangabe und der Maschinendrehzahl,

Fig. 9 ein Zeitgabediagramm der Signalformen des 120°-Impulssignals IS₂ des Kurbelwinkelsensors gemäß Fig. 1 und des Ausgangssignals des Vergleichers gemäß Fig. 8, der zum Bestimmen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdauer dient,

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinheit in Fig. 1,

Fig. 11 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Teiles des Flußdiagramms der Fig. 10 in größerer Einzelheit,

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Teiles der Arbeitsweise der Steuereinheit in Fig. 1, bei der anstelle einer Regelung mit geschlossener Schleife eine Steuerung mit offener Schleife durchgeführt wird, wenn die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet,

Fig. 13 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise eines programmierbaren Zählers zum Bestimmen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdauer,

Fig. 14 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Strömungsgeschwindigkeitssensors,

Fig. 15 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Strömungsgeschwindigkeitssensors,

Fig. 16 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines solchen Sensors,

Fig. 17 eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines solchen Sensors,

Fig. 18 eine Schnittansicht längs der Linie X-X der Fig. 17,

Fig. 19 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Strömungsgeschwindigkeitssensors.

Ähnliche oder gleiche Teile sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung mit einem Sensor zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des in der Einspritzpumpe strömenden Kraftstoffs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Brennkraftmaschine besitzt ein Luftfilter 1, das in einer Luftansaugleitung 2 angeordnet ist, die zu den Hauptbrennkammern führt, von denen eine gezeigt ist. Jede Hauptbrennkammer 3 steht mit einer Wirbelkammer 4 in Verbindung, in die eine Glühkerze 5 ragt. Die Ausgänge der Kraftstoffeinspritzventile 6, von denen eines gezeigt ist, öffnen sich in die entsprechenden Wirbelkammern 4. Eine Kraftstoffeinspritzpumpe 7, die eine Förderpumpe 34 und eine Hochdruckkolbenpumpe 38 umfaßt, fördert Kraftstoff zu den Wirbelkammern 4 und somit zu den Hauptkammern 3 über die Kraftstoffeinspritzventile 6.

Eine Abgasleitung 8 erstreckt sich von den Hauptbrennkammern 3 weg. Eine Drosselklappe 9 ist in der Ansaugleitung 2 stromabwärts hinter dem Luftfilter 1 angeordnet. Eine auf Unterdruck ansprechende Betätigungsvorrichtung 10 verstellt die Drosselklappe 9. Ein Abgaszirkulationssteuerventil 11 ist in einer Leitung angeordnet, die die Abgasleitung 8 mit der Ansaugleitung 2 stromabwärts von der Drosselklappe 9 verbindet. Das Steuerventil 11 besitzt ein auf Unterdruck ansprechendes Betätigungsglied, das seinen Ventilkörper verstellt. Ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 12 ist in einer Leitung angeordnet, die das Betätigungsglied 10 mit der Ansaugleitung 2 stromaufwärts von der Drosselklappe 9, jedoch stromabwärts von dem Luftfilter 1 verbindet, um wahlweise die Zufuhr von atmosphärischem Druck zu dem Betätigungsglied 10 zu ermöglichen bzw. zu unterbrechen. Ein weiteres elektromagnetisches Ventil 13 ist in einer Leitung angeordnet, die das Betätigungsglied des Steuerventils 11 mit der Ansaugleitung 2 stromaufwärts von der Drosselklappe 9, jedoch stromabwärts von dem Luftfilter 1 verbindet, um wahlweise das Anlegen von atmosphärischem Druck an das Betätigungsglied des Steuerventils 11 zu ermöglichen bzw. zu unterbrechen. Eine Unterdruckquelle 14, etwa eine Vakuumpumpe, steht mit der Leitung zwischen dem Betätigungsglied 10 und dem elektromagnetischen Ventil 12 und mit der Leitung zwischen dem Betätigungsglied des Steuerventils 11 und dem elektromagnetischen Ventil 13 über ein druck- oder unterdruckregelndes Ventil 15 in Verbindung um einen geregelten Unterdruck an das Betätigungsglied 10 und das Betätigungsglied des Steuerventils 11 legen.

Eine Batterie 16 ist mit der Glühkerze 5 zu deren Erregung verbunden. Eine Relaisschaltung 17 ist in der Verbindung der Batterie 16 mit der Glühkerze 5 angeordnet, um die Erregung der Glühkerze 5 zu steuern. Eine Lampe 19 dient dazu, die Erregung der Glühkerze 5 anzuzeigen.

Eine Steuer- oder Treiberschaltung 18 ist der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 zugeordnet, um ein noch zu beschreibendes elektrisch erregbares Betätigungsorgan, etwa einen Elektromotor anzutreiben, der die Geschwindigkeit der Kraftstoffeinspritzung in die Kammern 3 und 4 über die Kraftstoffeinspritzpumpe 7 und die Kraftstoffeinspritzventile 6 einstellt.

Ein Gaspedal-Positionssensor 20 ist einem Gaspedal zugeordnet, um ein Signal IS₁ zu erzeugen, das die Position des Gaspedals, d. h. dessen Niederdrückwinkel angibt. Der Sensor 20 besitzt ein Potentiometer, das mechanisch mit dem Gaspedal gekuppelt ist, um das Spannungssignal IS₁ abzugeben, das mit der Position des Gaspedals in Beziehung steht. Allgemein gesprochen stellt das Signal IS₁ die verlangte Maschinenleistung dar.

Ein Kurbelwinkelsensor 21 ist der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Maschine zugeordnet, um Signale IS₂ und IS₃ in Form kurzer Impulse zu erzeugen, die vorbestimmte Winkel der Kurbelwellenumdrehung angeben. Beispielsweise werden die Impulse des Signals IS₂ bei vorbestimmten Kurbelwellen-Winkelpositionen abgegeben, die in regelmäßigen Abständen von 120° voneinander entfernt sind, wenn es sich um eine Sechszylindermaschine handelt. Im Gegensatz dazu werden die Impulse des Signals IS₃ in regelmäßigen Abständen von 1° der Kurbelwellenumdrehung abgegeben. Im einzelnen weist der Sensor 21 eine Kombination aus einer mit Zähnen versehenen Scheibe und zwei magnetischen Abnehmern auf. In diesem Falle ist die Scheibe an der Kurbelwelle oder der Nockenwelle befestigt und die Abnehmer sind ortsfest in der Nähe der Scheibe angeordnet. Die Zähne der Scheibe gehören zu zwei Gruppen, nämlich einer Gruppe für die 1°-Impulse und einer anderen Gruppe für die 120°-Impulse. Der erste Abnehmer ist so aufgebaut, daß er eine Wechselspannung entsprechend dem 1°-Impuls IS₃ erzeugt. Der zweite Abnehmer erzeugt eine Wechselspannung entsprechend dem 120°-Impulssignal IS₂. Der Sensor 21 weist auch zwei Signalformschaltungen auf, die die Wechselspannungen in entsprechende Impulssignale IS₂ und IS₃ umwandeln.

Ein Neutralpositionssensor 22 ist einem Getriebe zugeordnet, um ein Signal IS₄ zu erzeugen, das angibt, ob das Getriebe in der neutralen Stellung befindet. Der Sensor 22 weist einen Schalter auf, der durch den Schalthebel des Getriebes betätigt wird. Ein Drehzahlsensor 23 ist der Ausgangswelle des Getriebes zugeordnet, um ein Signal IS₅ zu erzeugen, das eine Anzeige für die Drehzahl der Ausgangswelle ist, d. h. der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit im Falle der Installation in einem Kraftfahrzeug.

Ein Temperatursensor 24 ist der Maschine zugeordnet, derart, daß das Abfühlelement des Sensors 24 dem Maschinenkühlmittel ausgesetzt ist. Der Sensor 24 erzeugt ein Signal IS₆ für die Temperatur des Kühlmittels.

Ein Sensor 25 ist einem der nachstehend noch zu beschreibenden Abgabeventile in der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 zugeordnet, um den Hub bzw. die Verstellung des Ventilschließteiles des zugeordneten Abgabeventils festzustellen, was ein Maß für die Geschwindigkeit der Kraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzpumpe 7 und die Kraftstoffeinspritzventile 6 ist. Der Sensor 25 erzeugt ein Signal IS₇, das die Geschwindigkeit der Kraftstoffeinspritzung anzeigt. Der Sensor 25 wird später noch im einzelnen beschrieben.

Ein Dichtesensor 26 ist der Atmosphäre ausgesetzt und erzeugt ein Signal IS₈, das die Dichte der Atmosphäre angibt, die von ihrer Temperatur und ihrem Druck abhängt.

Eine Verbindung zur Batterie 16 gibt ein Signal IS₉ als Anzeige der Spannung an der Batterie 16 ab.

Andere nicht gezeigte Elemente erzeugen Signale IS₁₀, IS₁₁, IS₁₂ und IS₁₃. Das Signal IS₁₀ zeigt an, wenn ein nicht gezeigter Starterschalter geschlossen ist. Das Signal IS₁₁ zeigt an, wenn ein Glühkerzenschalter oder -relais geschlossen ist. Das Signal IS₁₂ zeigt die Temperatur des Kraftstoffs an. Das Signal IS₁₃ zeigt die Dichte des Kraftstoffs, d. h. sein spezifisches Gewicht an.

Eine Steuereinheit 27 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 28, einen Nur-Lesen-Speicher (ROM) 29, einen Lese-/Schreib-Speicher (RAM) 30 mit wahlfreiem Zugriff und eine Eingangs-/Ausgangs-(I/O)Schnitstellenschaltung 31 auf. Die zentrale Verarbeitungseinheit 28 ist mit den Speichern 29 und 30 und mit der Eingangs-/Ausgangsschaltung 31 verbunden und stellt Mikroprozessorsystem dar.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit den vorgenannten Sensoren und der Batterieleitung verbunden, um die Signale IS₁, IS₂, IS₃, IS₄, IS₅, IS₆, IS₇, IS₈, IS₉, IS₁₀, IS₁₁, IS₁₂ und IS₁₃ zu empfangen. Es ist zu beachten, daß die Verbindung der I/O-Schaltung mit den Sensoren und mit den Batterieleitungen in den Zeichnungen der Deutlichkeit halber weggelassen ist. Die Steuereinehit 27 erzeugt Steuersignale OS₁, OS₂, OS₃, OS₄, OS₅, OS₆ und OS₇ in Abhängigkeit von den Signalen IS₁, IS₂, IS₃, IS₄, IS₅, IS₆, IS₇, IS₈, IS₉, IS₁₀, IS₁₁, IS₁₂ und IS₁₃. Die Steuersignale OS₁, OS₂, OS₃, OS₄, OS₅, OS₆ und OS₇ werden über die I/O-Schaltung 31 ausgegeben und sollen allgemein gesprochen die Maschine optimal steuern.

Die Frequenz der Impulse des Signals IS₃ vom Kurbelwinkelsensor 21 gibt die Drehzahl der Kurbelwelle wieder. Die I/O-Schaltung 31 weist einen Frequenzdetektor zum Bestimmen der Frequenz der Impulse des Signals IS₃ auf, um die Maschinendrehzahl zu überwachen.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit den elektromagnetischen Ventilen 12 und 13 verbunden, um an diese die Steuersignale OS₁ bzw. OS₂ anzulegen. Die Steuersignale OS₁ und OS₂ haben die Form von Impulsfolgen. Die hohen Pegel der Steuersignale OS₁ und OS₂ erregen die elektromagnetischen Ventile 12 und 13, um diese zu öffnen. Die unteren Pegel der Steuersignale OS₁ und OS₂ nehmen die Erregung von den elektromagnetischen Ventilen 12 und 13 weg und schließen diese somit. Wenn die elektromagnetischen Ventile 12 und 13 geöffnet sind, dann kann Umgebungsluft in das Betätigungsglied 10 und das Betätigungsglied des Steuerventils 11 über die Ventile 12 und 13 eindringen, so daß der an die Betätigungsglieder angelegte Druck ansteigt. Sind die elektromagnetischen Ventile 12 und 13 geschlossen, dann ist die Luftzuführung zu den Betätigungsgliedern unterbrochen, was zu einer Verringerung des an sie angelegten Druckes in Richtung des durch das Regelventil 15 definierten Unterdrucks führt. Somit hängt der an das Betätigungsglied 10 angelegte resultierende Druck ab von dem Tastverhältnis des Steuersignals OS₁, so daß die Position der Drosselklappe 9 ebenfalls abhängt von dem Tastverhältnis des Steuersignals OS₁. In ähnlicher Weise hängt der an das Betätigungsglied des Steuerventils 11 angelegte resultierende Druck von dem Tastverhältnis des Steuersignals OS₂ ab, so daß die Position des Steuerventils 11 ebenfalls von dem Tastverhältnis des Steuersignals OS₂ abhängt. Die Geschwindigkeit der Abgasrezirkulation hängt von den Positionen der Ventile 9 und 11 ab. Wenn die Geschwindigkeit der Abgasrezirkulation geändert werden soll, dann variiert die Steuereinheit 27 die Tastverhältnisse der Steuersignale OS₁ und OS₂ in geeigneter Weise.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit einem elektromagnetischen Absperrventil 71 verbunden, um ein Steuersignal OS₃ an dieses abzugeben. Das Absperrventil 71 ist an der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 angebracht, um selektiv die Kraftstofförderleistung der Pumpe 7 zu sperren und zu öffnen. Das Steuersignal OS₃ ist ein Binärsignal mit hohen und niedrigen Pegeln, die die Erregung bzw. Aberregung des Absperrventils 71 darstellen. Eine Erregung des Absperrventils 71 bewirkt dessen Öffnung, wodurch Kraftstoff den Kammern 3 und 4 zugeführt werden kann. Eine Aberregung des Absperrventils 71 bewirkt dessen Schließung, wodurch die Kraftstoffzuführung zu den Verbrennungskammern 3 und 4 unterbrochen wird.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit einer Steuerschaltung 18 verbunden, um an diese das Steuersignal OS₄ abzugeben. Die Steuerschaltung 18 erzeugt ein Steuersignal S₁ in Abhängigkeit vom Signal OS₄. Die Steuerschaltung 18 ist mit einem nachstehend noch zu beschreibenden Betätigungsglied verbunden, um an dieses ein Steuersignal S₁ anzulegen. Das Betätigungsglied ist derart ausgebildet, daß es unter Ansprechen auf das Steuersignal S₁ einen noch zu beschreibenden Steuerkörper (Hülse) anzutreiben, die die Kraftstoffeinspritzmenge während jedes Kraftstoffeinspritzhubes bestimmt.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit einem nachstehend noch beschriebenen Kraftstoffeinspritzzeitgabe-Einstellmechanismus in der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 verbunden, um an diesen das Steuersignal OS₅ anzulegen. Die Steuereinheit 27 steuert den Zeitgabeeinstellmechanismus über das Steuersignal OS₅.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit dem Glühkerzenrelais 17 verbunden, um an dieses das Steuersignal OS₆ anzulegen. Die Steuereinheit 27 steuert das Glühkerzenrelais 17 über das Steuersignal OS₆, um die Erregung der Glühkerzen 5 zu steuern.

Die I/O-Schaltung 31 ist mit dem Glühlicht 19 verbunden, um an dieses das Steuersignal OS₇ abzugeben. Die Steuereinheit 27 steuert die Erregung des Glühlichts 19 über das Steuersignal OS₇, so daß das Glühlicht 19 anzeigt, ob die Glühkerzen 5 erregt sind.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Kraftstoffeinspritzpumpe, die einen Kraftstoffeinlaß 32, eine Antriebswelle 33 und eine Förderpumpe 34 aufweist. Es ist zu beachten, daß die Förderpumpe 34 auf zwei Arten veranschaulicht ist, nämlich einmal in normaler Darstellung und zum anderen um 90° um die Vertikalachse gedreht. Der Kraftstoffeinlaß 32 ist in dem Gehäuse der Pumpe 7 vorgesehen und führt zum Einlaß der Förderpumpe 34. Der Kraftstoff kann von einem nicht gezeigten Kraftstofftank zu dem Kraftstoffeinlaß 32 über eine nicht gezeigte geeignete Kraftstoffleitung geleitet werden. Die Förderpumpe 34 zieht über den Kraftstoffstoffeinlaß 32 Kraftstoff aus dem Tank. Die Förderpumpe 34 wird über die Antriebswelle 33 angetrieben, die mit der Kurbelwelle der Maschine über eine Kupplung verbunden ist, die die Förderpumpe 34 derart antreibt, daß diese mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle umläuft.

Ein Drucksteuerventil 35 ist über die Förderpumpe 34 gelegt und steuert den Kraftstoffdruck an der Förderpumpe 34 und bewirkt insbesondere, daß dieser sich linear mit der Maschinendrehzahl erhöht. Der Auslaß der Förderpumpe 34 steht mit einer Pumpenkammer 36 in dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 in Verbindung, um der Pumpenkammer 36 unter Druck stehenden Kraftstoff zuzuführen. Die Hochdruckkolbenpumpe 38 der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 steht mit der Pumpenkammer 36 über eine in dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ausgebildete Einlaßöffnung 37 in Verbindung. Hochdruckkolbenpumpe 38 zieht Kraftstoff aus der Pumpenkammer 36 über die Eingangsöffnung 37. Somit fließt Kraftstoff durch die Pumpenkammer 36 unter Schmierung nachstehend noch zu beschreibender sich bewegender Teile in der Pumpenkammer 36.

Die Hochdruckkolbenpumpe 38 weist einen Kolben 39 auf, an dem koaxial eine Nockenscheibe 40 befestigt ist. Die Nockenscheibe 40 greift an der Antriebswelle 33 über eine Keilkupplung 41 an, so daß sie sich mit der Antriebwelle 33 dreht, jedoch axial relativ zu der Antriebswelle 33 verschoben werden kann. Die Nockenscheibe 40 besitzt identische Nockenflächen 42, die auf einer Stirnseite in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind. Die Anzahl der Nockenflächen 42 ist gleich der Anzahl der Brennkammern 3 (vgl. Fig. 1). Die Nockenscheibe 40 wird mit einer nicht mit Bezugszeichen versehenen Feder in Eingriff mit Rollen 44 gedrückt, die von einem Rollenring 43 gehalten sind, der ortsfest in axialer Richtung bezüglich der Nockenscheibe 40 angeordnet ist. Die Rollen 44 sind umfangsmäßig entsprechend den Nockenflächen 42 beabstandet. Wenn die Nockenflächen 42 über die Rollen 44 laufen, dann gehen die Nockenscheibe 40 und der Kolben 39 axial in einem vorbestimmten Bereich hin und her, der durch die Profile der Nockenflächen 42 definiert wird. Somit läuft der Kolben 39 während der Drehung axial hin und her. Die axiale Hin- und Herbewegung des Kolbens 39 bewirkt, daß die Hochdruckkolbenpumpe 38 Kraftstoff in ihre Arbeitskammer 61 über die Eingangsöffnung 37 zieht und den unter Hochdruck gesetzten Kraftstoff in Abgabeanschlüsse 45 treibt, die in dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ausgebildet sind. Die Abgabeanschlüsse 45 führen zu den entsprechenden Kraftstoffeinspritzventilen 6 (vgl. Fig. 1) über Druckventile 46 mit Rückschlagwirkung. Jede axiale Hin- und Herbewegung des Kolbens stellt einen Kraftstoffeinspritzhub der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 dar. Es ist zu beachten, daß nur eine einzige Kombination des Abgabeanschlusses und des Druckventils 46 gezeigt ist.

Der Rollenring 43 kann in Drehrichtung der Nockenscheibe 40 gedreht werden. Die Winkelposition des Rollenringes 43 bestimmt die Zeit gemessen durch den Kurbelwinkel zu dem die Nockenflächen 42 mit den Rollen 44 in Eingriff gehen und somit die Zeit des Starts jedes Kraftstoffeinspritzhubs gemessen durch den Kurbelwinkel. Mit anderen Worten hängt die Kraftstoffeinspritzzeit ab von der Winkelposition des Rollenringes 43.

Ein Antriebsstift 47 verbindet den Rollenring 43 mit einem Kolben 48, der in einem Zylinder 49 gleitend angeordnet ist. Der Kolben 48 erstreckt sich in einer derartigen Richtung, daß seine Axialbewegung eine geringfügige Drehverstellung des Rollenringes 43 bewirken kann. Es ist zu beachten, daß die Darstellung des Kolbens 48, des Zylinders 49 und zugeordneter Teile um 90° um die vertikale Achse gedreht ist, um die Einzelheiten zu veranschaulichen. Der Zylinder 49 ist ebenfalls verschiebbar in einem Gehäuse 50 angeordnet, das an dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 befestigt ist. Die gegenüberliegenden Enden des Zylinders 49 und das Gehäuse 50 definieren eine Fluidkammer 51 innerhalb des Gehäuses 50, und die anderen entgegengesetzten Enden davon definieren eine andere Fluidkammer 52 innerhalb des Gehäuses 50.

Der Zylinder 49 besitzt eine Ausflußöffnung 49 a, die durch ihn hindurchgeht und mit einer Hochdruckkammer 55 in Verbindung steht, die innerhalb des Zylinders 49 durch gegenüberliegende Enden des Kolbens 48 und des Zylinders 49 definiert wird. Das die Fluidkammer 51 definierende Gehäuse 50 besitzt eine Rille 50 a, die mit der Ausflußöffnung 49 a in Verbindung steht, wenn der Zylinder 49 in Richtung der Fluidkammer 51 auf ein vorbestimmtes Ausmaß verstellt ist. Somit kann die Hochdruckkammer 55 mit der Fluidkammer 51 über die Ausflußöffnung 49 a und die Rille 50 a in Verbindung treten, wenn der Zylinder 49 auf ein bestimmtes Ausmaß in Richtung der Fluidkammer 51 verstellt ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Ausflußöffnung 49 a wahlweise durch das Gehäuse 50 im Einklang mit der Position des Zylinders 49 relativ zu dem Gehäuse 50 blockiert und geöffnet werden kann. Eine Druckfeder 51 a ist in der Fluidkammer 51 angeordnet und sitzt zwischen dem Gehäuse 50 und dem Zylinder 49, um den Zylinder 49 in Richtung der zweiten Fluidkammer 52 zu drücken.

Die erste Fluidkammer 51 kann mit der zweiten Fluidkammer 52 und dem Einlaß oder der Niederdruckseite der Förderpumpe 34 über einen Fluiddurchlaß 53 in Verbindung treten, der in dem Gehäuse 50 und dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ausgebildet ist. Somit kann auch die Fluidkammer 52 mit dem Einlaß der Förderpumpe 34 in Verbindung treten. Die Verbindung der Fluidkammer 51 mit dem Fluiddurchlaß 53 besteht aus einer in dem Gehäuse 50 ausgebildeten Öffnung 53 a. Ein elektromagnetisches Ventil 54 dient zum wahlweisen Sperren und Öffnen der Öffnung 53 a.

Die Hochdruckkammer 55 steht mit der Pumpenkammer 36 über einen in dem Kolben 48 ausgebildeten Durchlaß 56 und mit in dem Kolben 48, dem Zylinder 49 bzw. dem Gehäuse 50 oder dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ausgebildeten Öffnungen 48 b, 49 b und 50 b in Verbindung. Die Verbindung des Durchlasses 56 mit der Öffnung 48 b und somit mit der Pumpenkammer 36 besteht aus einer Öffnung 56 a, die in dem Kolben 48 angebracht ist. Auf diese Weise wird der Hochdruckkammer 55 der unter Druck stehende Kraftstoff in der Pumpe 36 über den Durchlaß 56, die Öffnung 56 a und die Öffnungen 48 b, 49 b und 50 b zugeführt. Die anderen gegenüberliegenden Enden des Kolbens 48 und des Zylinders 49 definieren eine Niederdruckkammer 57 auf der der Hochdruckkammer 55 abgewandten Seite des Kolbens. Die Niederdruckkammer 57 steht mit der Fluidkammer 52 über eine nicht mit Bezugszeichen versehene Öffnung in Verbindung, die durch den Zylinder 49 geführt ist. Somit steht die Niederdruckkammer 57 mit dem Einlaß oder der Niederdruckseite der Förderpumpe 34 über die Öffnung, die Fluidkammer und den Kraftstoffdurchlaß 53 in Verbindung, so daß der Kammer 57 ein verhältnismäßig niedriger Druck zugeführt wird. Eine in der Niederdruckkammer 57 angeordnete Druckfeder 58 sitzt zwischen dem Kolben 48 und dem Gehäuse 50, um den Kolben 48 in Richtung zur Hochdruckkammer 55 zu drücken.

Der Druck in der Pumpenkammer 36 erhöht sich linear mit der Drehzahl der Förderpumpe 34 und somit mit derjenigen der Maschine. Wenn sich die Drehzahl und damit der Druck in der Hochdruckkammer 55 erhöht, wird der Kolben gegen die Kraft der Feder 58 in Richtung zur Niederdruckkammer 57 verschoben. Diese Verschiebung des Kolbens 48 in Richtung der Niederdruckkammer 57 bewirkt ein Drehen des Rollenringes 43 in Gegenrichtung zur Drehung der Nockenscheibe 40, wodurch die Zeitgabe für den Start des Kraftstoffeinspritzhubes, ausgedrückt durch den Kurbelwinkel, vorgestellt wird. Auf diese Weise wird jeweils die Kraftstoffeinspritzzeitgabe vorgestellt, wenn sich die Drehzahl erhöht. Fällt die Drehzahl und damit auch der Druck in der Hochdruckkammer 55, dann verschiebt die Feder 58 den Kolben 48 zurück in Richtung zu der Hochdruckkammer 55. Diese Verschiebung des Kolbens 48 in Richtung der Hochdruckkammer 55 bewirkt, daß sich der Rollenring 43 in entgegengesetzter Richtung dreht, wodurch eine Verzögerung der Kraftstoffeinspritzzeitgabe erreicht wird.

Eine normale Drehung der Nockenscheibe 40 übt eine Kraft auf den Rollenring 43 aus, die den Rollenring 43 zur Drehung in der gleichen Richtung bringen kann, wodurch wiederum der Bewegung des Kolbens 48 in Richtung zur Niederdruckkammer 57 entgegengewirkt wird. Eine Druckerhöhung in der Hochdruckkammer 55 bewirkt deshalb auch, daß der Zylinder 49 sich in Richtung zur Fluidkammer 51 gegen die Kraft der Feder 51 a bewegt, um die Ausdehnung der Hochdruckkammer 55 zu ermöglichen oder zu erleichtern, so daß die Hochdruckkammer 55 mit der Fluidkammer 51 über die Auslaßöffnung 49 a und die Rille 50 a in Verbindung tritt. Somit gewährleistet die beschränkt wirksame Querschnittsfläche der Öffnung 53 a, daß der Druck in der Fluidkammer 51 höher bleibt als derjenige in der Fluidkammer 52, die mit der Niederdruckseite der Förderpumpe 34 über den Durchlaß 53 in Verbindung steht. Der Druck in der Fluidkammer 51 hängt von der effektiven Querschnittsfläche der Öffnung 53 a ab. Da die Verschiebung des Zylinders 49 von der Differenz im Druck zwischen den Kammern 51 und 52 abhängt, kann die Verschiebung des Zylinders 49 durch Ändern der effektiven Querschnittsfläche der Öffnung 53 a eingestellt werden. Die Verschiebung des Kolbens 48 wird durch die Verstellung des Zylinders 49 beeinflußt, da die Volumina der Hochdruck- und der Niederdruckkammer 55 bzw. 57 durch die relativen Positionen der entsprechenden Paare gegenüberliegender Enden des Kolbens 48 und des Zylinders 49 definiert wird. Somit kann die Verstellung des Kolbens 48 durch Ändern der effektiven Querschnittsfläche der Öffnung 53 a eingestellt werden.

Das Steuersignal OS₅ hat die Form einer Impulsfolge. Der hohe Pegel des Steuersignals OS₅ erregt das elektromagnetische Ventil 54, um die Öffnung 53 a zu öffnen, während sein niedriger Pegel das Ventil 54 aberregt und die Öffnung 53 a sperrt. Somit bestimmt das Tastverhältnis des Steuersignals OS₅ die effektive Querschnittsfläche der Öffnung 53 a vom Gesichtspunkt des zeitlichen Durchschnitts aus. Mit anderen Worten hängt die über die Zeit gemittelte effektive Querschnittsfläche der Öffnung 53 a von dem Tastverhältnis des Steuersignals OS₅ ab. Die Steuereinheit 27 (Fig. 1) stellt die Verschiebung des Kolbens 48 über das Tastverhältnis des Steuersignals OS₅ ein, um die Kraftstoffeinspritzzeitgabe zu steuern. Es ist zu beachten, daß die Position des Kolbens 48 relativ zum Gehäuse 50 oder zum Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 die Winkelposition des Rollenrings 43 und somit die Kraftstoffeinspritz-Zeitgabe bestimmt.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe besitzt eine bereits zuvor erwähnte Steuermuffe 60, die dazu verwendet wird, die Kraftstoffeinspritzmenge einzustellen. Die Steuermuffe 60 ist koaxial und verschiebbar auf dem Kolben 39 angebracht. Die Hochdruckkolbenpumpe 38 besitzt eine Arbeitskammer 61, die durch das Ende des Kolbens 39 definiert wird, so daß das Volumen der Arbeitskammer 61 variiert, wenn der Kolben 39 sich axial bewegt. Die Arbeitskammer 61 steht mit einem Einlaßanschluß 37 nur während der Ausdehnung der Arbeitskammer 61 über eine einer Vielzahl axialer Rillen in dem Ende des Kolbens 39 in Verbindung, so daß Kraftstoff von der Pumpenkammer 36 in die Arbeitskammer 61 gezogen wird. Der Kolben 39 besitzt einen axialen Durchlaß und einen radialen Durchlaß, durch die die Arbeitskammer 61 mit einem der Abgabeanschlüsse 45 nur während des Zusammenziehens der Arbeitskammer 61 in Verbindung steht, so daß der Kraftstoff aus der Arbeitskammer 61 in den Abgabeanschluß 45 gedrückt wird. Diese erzwungene Zuführung von Kraftstoff zu dem Abgabeanschluß 45 bewirkt die Kraftstoffeinspritzung über das zugeordnete Kraftstoffeinspritzventil 6 (vgl. Fig. 1). Durch den Kolben 39 erstreckt sich ein diametraler Überlaufkanal 59. Der Überlaufkanal 59 steht mit der Arbeitskammer 61 über den axialen Durchlaß des Kolbens 39 in Verbindung. Der Überlaufkanal 59 öffnet sich in die Pumpenkammer 36 und kann selektiv durch die Steuermuffe 60 gemäß der relativen axialen Position der letzteren gesperrt und geöffnet werden.

Wenn sich der Kolben 39 axial in Richtung des Verkleinerns der Arbeitskammer 61 bewegt, werden zuerst die Öffnungen des Überlaufkanals 59 durch die Steuermuffe 60 blockiert, so daß die Kraftstoffeinspritzung erfolgen kann, und dann werden die Öffnungen des Überlaufkanals 59 freigegeben, um den Kraftstoff von der Arbeitskammer 61 über den Überlaufkanal 59 und den axialen Durchlaß des Kolbens 39 in die Pumpenkammer 36 zurückzuführen. Das Zuführen von Kraftstoff von der Arbeitskammer 61 in die Pumpenkammer 36 stellt das Ende des Kraftstoffeinspritzhubes dar. Die axiale Position des Kolbens 39, bei der die Öffnungen des Überlaufkanals 59 von dem gesperrten in den freigegebenen Zustand schalten, hängt von der axialen Position der Steuermuffe 59 ab, so daß das Hubintervall des Kolbens 39, das die Kraftstoffeinspritzung bewirkt, ebenfalls von der axialen Position der Steuermuffe 59 abhängt. Somit bestimmt die axiale Position der Steuermuffe 59 die Kraftstoffeinspritzmenge während jedes Einspritzhubes.

Ein elektrischer Motor 62 ist in der Pumpenkammer 36 angeordnet, um die Steuermuffe 60 zu bewegen. Der Motor 62 besitzt eine Gewindewelle 63, auf der ein axial bewegbares Glied 64 aufgebracht ist. Das Glied 64 ist mit einer entsprechenden Gewindebohrung versehen, die durch das Glied verläuft. Die Welle 63 verläuft durch die Bohrung des Gliedes 64, so daß das Glied 64 über das Gewinde mit der Welle 63 in Eingriff ist. Das Glied 64 ist derart abgestützt, daß es nicht mit der Welle 63 drehen kann, und somit bewegt sich das Glied 64 axial bezüglich der Welle 63, während letztere sich dreht. Ein Verbindungshebel 65 ist schwenkbar an dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 mittels eines Stifts 67 angebracht, der zwischen den Enden des Hebels 65 verläuft. Eines der Enden des Hebels 65 ist schwenkbar mit dem bewegbaren Glied 64 mittels eines Stiftes 66 verbunden, während das andere schwenkbar mit der Steuermuffe 60 mittels einer Kugelgelenkverbindung 72 verbunden ist. Die Achse der Welle 63 ist parallel zu derjenigen der Steuermuffe 60. Wenn sich das Glied 64 aufgrund der Drehung der Welle 63 axial bewegt, dann schwenkt der Hebel 65 um den Stift 67 und bewirkt die Bewegung der Steuermuffe 60 in entgegengesetzter axialer Richtung.

Der Motor 62 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 18 (vgl. Fig. 1) verbunden und empfängt von dieser das Steuersignal S₁. Insbesondere wird die Winkelposition bzw. die Drehung der Welle 63 durch das Steuersignal S₁ bestimmt, das wie zuvor beschrieben, auf das Steuersignal OS₄ anspricht.

Der Sensor 25 ist einem der Abgabeventile 46 zugeordnet. Während jedes Kraftstoffeinspritzhubes fließt der unter Druck stehende Kraftstoff durch einen der Abgabeanschlüsse 45 unter Verstellung und somit Öffnung des zugeordneten Druckventils 46. Die Verstellung oder der Hub jedes der Druckventile 46 stellt somit die Geschwindigkeit der Kraftstoffeinspritzung dar. Der Sensor 25 ermittelt den Hub oder die Verstellung des zugeordneten Druckventils 46.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Kombination des Abgabeventils und des Sensors 25. Das Druckventil 46 besitzt einen hohlen zylindrischen Halter 100, der in das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 eingeschraubt ist. Die zylindrische Bohrung durch den Halter 100 bildet einen Teil des Abgabeanschlusses 45. Das Druckventil 46 weist eine hohle zylindrische Führung 101 auf, die koaxial mit dem Halter 100 ausgerichtet ist und ein mit einem Flansch versehenes Ende besitzt. Dieses Ende der Führung 101 ist zwischen das Ende des Halters 100 und eine Stufe eingespannt, die Teil des Abgabeanschlusses 45 in dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ist, so daß die Führung 101 in dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 festgelegt ist. Eine zylindrische Bohrung durch die Führung 101 bildet den unmittelbar stromaufwärts vom Halter 100 liegenden Teil des Abgabeanschlusses 45. Der Innendurchmesser der Führung 101 ist geringer als derjenige des Halters 100.

Das Druckventil 46 weist einen konischen oder abgeschrägten Ventilkörper 102 und eine Druckrückführfeder 103 auf. Der Ventilkörper 102 und die Feder 103 sind beweglich in der Bohrung des Halters 100 angeordnet. Der Ventilkörper 102 ist koaxial zum Halter 100. Die Spitze des Ventilkörpers 102 ragt in die Bohrung der Führung 101. Die Feder 103 sitzt zwischen einer Stufe am stromabwärtigen Ende des Halters 100 und dem Ende des Ventilkörpers 102 mit größerem Durchmesser, um den Ventilkörper 102 in axialer Richtung zur Führung 101 hin zu drücken. Der Ventilkörper 102 ist normalerweise durch die Kraft der Feder 103 in geschlossener Stellung gehalten, in der die konische Fläche 104 des Ventilkörpers 102 mit dem stromabwärtigen Ende der Führung 101 in Kontakt ist, die den Auslaß definiert und einen Ventilsitz 105 bildet. Wenn der Druck des von der Hochdruckkolbenpumpe 38 in den Abgabeanschluß 45 gestoßenen Kraftstoffs einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann wird der Ventilkörper 102 axial aus der geschlossenen Stellung gegen die Kraft der Feder 103 verschoben und trennt sich somit von dem Ventilsitz 105, so daß die Bohrung der Führung 101 geöffnet wird. Fällt der Kraftstoffdruck in dem Abgabeanschluß 45 unter einen vorbestimmten Wert, dann kehrt der Ventilkörper 102 axial in die geschlossene Position zurück.

Ein zylindrischer Kolben 106 und eine zylindrische Stange 107 sind mit dem Ventilkörper 102 verbunden und verschiebbar in der Bohrung der Führung 101 angeordnet. Der Kolben 106 liegt zwischen der Stange 107 und dem Ventilkörper 102. Der Kolben 106, die Stange 107 und der Ventilkörper 102 sind koaxial ausgerichtet. Wenn der Kolben 106 aus dem stromabwärtigen Ende der Bohrung der Führung 101 infolge Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Abgabeanschluß 45 über einen vorbestimmten Wert hervortritt, dann kann Kraftstoff über das Druckventil 46 zum zugeordneten Kraftstoffeinspritzventil fließen. Während der Kolben 106 in der Bohrung der Führung 101 ist, fließt kein Kraftstoff durch das Druckventil 46, und die Kraftstoffeinspritzung wird verhindert trotz der Tatsache, daß der Ventilkörper 102 mit dem Ventilsitz 105 nicht in Kontakt ist. Es sei erwähnt, daß der Durchmesser des Kolbens 106 im wesentlichen mit dem Durchmesser der Bohrung der Führung 101 übereinstimmt. Die Stange 107 ist mit axialen Rillen versehen, durch die Kraftstoff fließen kann, wenn der Kolben 106 außerhalb der Bohrung der Führung 101 ist. Wenn der Kolben 106 wieder in die Bohrung der Führung 101 aufgrund eines Kraftstoffdruckabfalls in dem Abgabeanschluß unter den vorbestimmten Pegel eintritt, unterbricht das Druckventil 46 die Kraftstoffeinspritzung.

Zwischen dem Kolben 106 und dem Ventilkörper 102 kann ein Zwischenraum ausgebildet sein, der bewirkt, daß Kraftstoff in dem Abgabeanschluß 45 stromabwärts von dem Druckventil 46 in Stromaufwärtsrichtung zurückgezogen wird, wenn der Kolben 106 in die Bohrung der Führung 101 am Ende der Kraftstoffeinspritzung eintritt. Somit kann der am Kraftstoffeinspritzventil wirkende Kraftstoffdruck rasch reduziert werden, so daß eine beträchtlich geringere Kraftstoffmenge durch die Düse am oder unmittelbar nach dem Ende der Kraftstoffeinspritzung abgegeben wird.

Der Sensor 25 weist ein Gehäuse 110, eine Abfühlwicklung 111 und einen Kern 112 aus magnetischem Material, etwa Eisen, auf. Die Wicklung 111 und der Kern 112 sind fest in dem Gehäuse 110 untergebracht, das in das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 eingeschraubt ist. Die Wicklung 111 umgibt ein Ende des Kerns 112. Das andere Ende des Kerns 112 tagt aus dem Gehäuse 110 in den Abgabeanschluß 45 stromaufwärts von der Führung 101 des Druckventils 46. Das Ende des Kerns 112 erstreckt sich in die Nähe der Führung 101, so daß die Induktivität der Wicklung 111 als Funktion der Verstellung, d. h. der axialen Position der Führungsstange 107 variiert. Deshalb besteht die Stange 107 in diesem Falle aus magnetischem Material, etwa Eisen. Die Längsachse des Kerns 112 ist koaxial mit der Führung 101 ausgerichtet, so daß sich der Kern 112 in Richtung der Verstellung oder dem Hub der Stange 107 und damit des Ventilkörpers 102 erstreckt. Die Stange 107 kann auch aus nichtmagnetischem Material sein.

Da der Kraftstoffdruck in dem Abgabeanschluß 45 einen Wert zwischen 2 · 10⁷ und 3 · 10⁷ Pa errreichen kann, ist es erforderlich, eine Öldichtung 113 um den Kern 112 an dem Übergang zwischen dem Gehäuse 110 und dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 anzuordnen, um ein Lecken des Kraftstoffs von dem Abgabeanschluß 45 längs des Kernes 112 und dem Gehäuse 110 zu verhindern. Die Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse 110 und dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 sollte derart ausgeführt sein, daß abgeschrägte Kontaktflächen des Gehäuses 110 und des Gehäuses der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 ein Lecken des Kraftstoffs von dem Abgabeanschluß 45 längs des Gehäuses 110 verhindern können.

Der Sensor 25 kann eine Vorrichtung 114 in Form eines bekannten Induktivitäts-zu-Spannung-Wandlers 114 sein. Dieser Wandler 114 ist über die Wicklung 111 gelegt, um das Signal IS₇ zu erzeugen, dessen Spannung als Funktion der Induktivität der Wicklung 111 variiert, was die Position oder Verschiebung des Ventilkörpers 102 angibt.

Der Wandler 114 kann einen Wechselspanungsgenerator mit fester Frequenz aufweisen, dessen Ausgangssignal an ein Netzwerk aus einem oder mehreren Widerständen und der Wicklung 111 angelegt wird, so daß die Amplitude einer Wechselspannung an dem Widerstand als Funktion der Induktivität der Wicklung 111 variiert. Der Wandler 114 kann auch ein Amplituden-zu-Spannungs-Wandler sein, dessen Eingang die obengenannte Wechselspannung über dem Widerstand empfängt und der am Ausgang eine Spannung erzeugt, die sich als Funktion der Induktivität der Wicklung 111 ändert.

Die Verstellung oder der Hub des Kolbens 39 (vgl. Fig. 2) ändert sich gemäß Kurve (a) in Fig. 4. Der Hub des Ventilkörpers 102 variiert gemäß Kurve (b) in Fig. 4 und zwar im Einklang mit der Verschiebung des Kolbens 39. Wenn der Kolben 39 anfangs angehoben oder verschoben wird bei einem Anfangskurbelwinkel P₁, dann beginnt der Kraftstoffdruck in dem Abgabeanschluß 45 stromaufwärts des Druckventils 46 anzusteigen, wodurch der Ventilkörper 102 aus seiner geschlossenen Stellung verstellt oder angehoben wird (vgl. Kurve 4 in Fig. 4). Erreicht der Kraftstoffdruck einen vorbestimmten Wert bei einem zweiten Kurbelwinkel P₂, der dem ersten Kurbelwinkel P₁ folgt (Fig. 4), dann tritt der Kolben 106 aus der Bohrung der Führung 101 hervor und es beginnt die Kraftstoffeinspritzung. Somit beginnt die Kraftstofffließgeschwindigkeit von Null bei dem zweiten Kurbelwinkel P₂ wie durch Kurve d in Fig. 4 dargestellt anzusteigen. Zwischen dem ersten und zweiten Kurbelwinkel P₁ und P₂ bleibt der Kolben 106 innerhalb der Bohrung der Führung 101, so daß die Kraftstoffeinspritzung verhindert wird, wie dies Kurve d in Fig. 4 zeigt, obwohl der Ventilkörper 102 bereits aus seiner geschlossenen Stellung verschoben wurde, wie dies Kurve b in Fig. 4 veranschaulicht.

Wird der Kolben 39 (Fig. 2) in eine Stellung angehoben oder verschoben, in der der Überlauf 59 (Fig. 2) durch die Steuermuffe 60 (Fig. 2) freigegeben wird, dann beginnt der Kraftstoffdruck in dem Abgabeanschluß 45 plötzlich abzufallen, so daß der Ventilkörper 102 beginnt, rasch gemäß Kurve b in Fig. 4 in seine Ausgangsstellung zurückzukehren. Ist der Kraftstoffdruck bei einem dritten Kurbelwinkel P₃, der auf den zweiten Kurbelwinkel P₂ folgt, auf einen vorbestimmten Wert zurückgekehrt, dann tritt der Kolben 106 wieder in das stromabwärtige Ende der Bohrung der Führung 101 ein, wodurch die Kraftstoffeinspritzung gemäß Kurve d in Fig. 4 beendet wird. Bei einem vierten Kurbelwinkel P₄, der auf den dritten Kurbelwinkel P₃ folgt, kehrt der Ventilkörper 102 in die geschlossene Stellung zurück, wie dies Kurve 4 in Fig. 4 zeigt. Zwischen dem dritten und vierten Kurbelwinkel P₃ und P₄ kann der Zwischenraum zwischen dem Kolben 106 und dem Ventilkörper 102 Kraftstoff stromaufwärts zurück in den Abgabeanschluß 45 stromabwärts vom Druckventil 46 ziehen.

Die Spannung des Signals IS, das von dem Hub- oder Verstellungssensor 25 abgegeben wird, variiert gemäß Kurve c in Fig. 4 mit dem Hub oder der Verstellung des Ventilkörpers 102. Insbesondere steigt oder fällt die Spannung des Signals IS₇ im wesentlichen gemäß der Kurve c in Fig. 4 mit dem Anwachsen und Abfallen des Hubes oder der Verstellung des Ventilkörpers 102 gemäß Kurve b in Fig. 4.

Das Intervall zwischen dem zweiten und dritten Kurbelwinkel P₂ und P₃, d. h. die Kurbelwinkeldauer tm, während der die Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, kann unter Bezugnahme auf Fig. 4 wie folgt ausgedrückt werden:

tm=t-(t₁+t₂),

wobei t das Intervall zwischen dem ersten und vierten Kurbelwinkel P₁ und P₄ ist, während dem die Verschiebung des Ventilkörpers 102 auftritt, t₁ das Intervall zwischen dem ersten und zweiten Kurbelwinkel P₁ und P₂ und t₂ das Intervall zwischen dem dritten und vierten Kurbelwinkel P₃ und P₄ bedeutet. Im vorliegenden Fall sind die Kurbelwinkelperioden t₁ und t₂ konstant, so daß die Kurbelwinkeldauer tm gleich ist der Kurbelwinkelperiode t minus einer Konstanten.

Die Steuereinheit 27 (Fig. 1) bestimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit unter Ansprechen auf das Signal IS₇, das von dem Sensor 25 abgegeben wird. Die Steuereinheit 27 weist einen Vergleicher in der I/O-Schaltung 31 (Fig. 1) auf. Der Vergleicher vergleicht die Spannung des Signals IS₇ mit einer voreingestellten Spannung Vs gemäß Fig. 4, um einen Impuls zu erzeugen, der angibt, ob die Spannung des Signals IS₇ größer als die Spannung Vs ist. Die Spannung Vs wird derart gewählt, daß die Dauer eines Impulses des Vergleichers im wesentlichen gleich der Länge der Zeitdauer ist, während der die Kraftstoffeinspritzung auftritt. Die I/O-Schaltung 31 besitzt einen Zähler zum Zählen von 1°-Impulsen IS₃ vom Kurbelwinkelsensor 21 während der Dauer eines Impulses von dem Vergleicher, um die Kraftstoffeinspritzdauer tm ausgedrückt in Kurbelwinkelwerten zu bestimmen.

Wie in Fig. 5 zeigt, variiert die tatsächliche Menge Q des während jedes Kraftstoffeinspritzhubes eingespritzten Kraftstoffs als Funktion der Kraftstoffeinspritzdauer tm. Gemäß Fig. 6 variiert diese Kraftstoffmenge Q (auch in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl N, wobei die beiden gezeigten Kennlinien bei unterschiedlichen Drehzahlen aufgenommen wurden. Die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Drehzahl N geht auch aus Fig. 7 hervor, deren Kurven bei unterschiedlichen konstanten Werten der Kraftstoffeinspritzmenge Q bei Variieren der Kraftstoffeinspritzdauer tm und variierender Drehzahl N erhalten wurden. Somit kann die tatsächliche Menge Q des während jedes Kraftstoffeinspritzhubes eingespritzten Kraftstoffs auf der Basis der Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Motordrehzahl N unter Verwendung der Funktion Q=f(tm · N) abgeleitet werden. Insbesondere kann der Speicher 29 der Steuereinheit 27 (Fig. 1) eine zweidimensionale Tabelle aufweisen, in der die Werte der Kraftstoffeinspritzmenge Q als die voranstehend angegebene Funktion der Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Drehzahl N angegeben sind. Um die tatsächliche Kraftstoffmenge Q zu bestimmen, kann die Steuereinheit 27 (Fig. 1) die Werte aus der Tabelle in dem Speicher 29 auf der Basis der Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Drehzahl N auslesen. Es ist zu beachten, daß die Steuereinheit 27 (Fig. 1) die Drehzahl N aus dem Signal IS₃ ableitet, das von dem Kurbelwinkelsensor 21 abgegeben wird. Diese abgelesenen Werte können auf der Basis der Kraftstofftemperatur und Kraftstoffdichte korrigiert werden, da die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge Q nur geringfügig von diesen Parametern abhängt. Es ist zu beachten, daß die Kraftstofftemperatur und die Kraftstoffdichte aus den Signalen IS₁₂ bzw. IS₁₃ abgeleitet werden.

Bei der zuvor beschriebenen Anordnung wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q in Einheiten des Kurbelwinkels dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzmenge Q kann auch in Einheiten t₀/N oder t₀/t₀′ dargestellt werden, wobei t₀ die Länge der Zeitdauer ist, während der der Ventilkörper 102 von der geschlossenen Stellung abgehoben ist, N die Motordrehzahl und t₀′ die Länge der Zeit ist, während der der Ventilkörper 102 sich in der geschlossenen Position befindet. Um sowohl die Zeit t₀ als auch t₀′ zu messen, kann die Steuereinheit 27 einen üblichen Zähler in der I/O-Schaltung 31 aufweisen.

Fig. 8 zeigt Einzelheiten eines Teiles der I/O-Schaltung 31, die einen Vergleicher 200 und ein UND-Glied 201 aufweist. Der erste Eingang des Vergleichers 200 ist mit dem Ausgang des Sensors 25 zum Empfang des Signals IS₇ verbunden. Der zweite Eingang des Vergleichers 200 erhält die voreingestellte Spannung Vs zugeführt. Wenn die Spannung des Signals IS₇ die Spannung Vs überschreitet, erscheint am Ausgang des Vergleichers 200 ein hohes Ausgangssignal. Fällt die Spannung des Signals IS₇ unter die Spannung Vs, dann nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers 200 einen niedrigen Wert an. Wie zuvor beschrieben, erfolgt der Kraftstoffeinspritzhub, während das Ausgangssignal des Vergleichers 200 auf hohem Wert ist. Der Ausgang des Vergleichers 200 ist mit dem ersten Eingang des UND-Gliedes 201 verbunden. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 201 ist mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 verbunden, um das 1°-Impulssignal IS₃ zu empfangen. Bei hohem Ausgangssignal des Vergleichers 200 läßt das UND-Glied 201 die 1°-Impulse zu einem Zähler 202 durch. Ist das Ausgangssignal des Vergleichers 200 niedrig, dann verhindert das UND-Glied 201 den Durchlauf der 1°-Impulse. Der Ausgang des UND-Gliedes 201 ist mit dem Takteingang des Zählers 202 verbunden, der die 1°-Impulse vom UND-Glied 201 zählt. Der Rückstell- oder Löscheingang des Zählers 202 ist mit dem Ausgang einer Verzögerungsschaltung 204 verbunden. Der Eingang der Verzögerungsschaltung 204 ist mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 zum Empfang des 120°-Impulssignals IS₂ verbunden. Die Verzögerungsschaltung 204 verzögert die 120°-Impulse und legt die verzögerten Impulse an den Rückstelleingang des Zählers 202. Dieser wird rückgestellt oder gelöscht, wenn an seinem Rückstelleingang die Impulse von der Verzögerungsschaltung 204 auftreten. Wie Fig. 9 zeigt, ist der Kurbelwinkelsensor 21 derart aufgebaut, daß der Zeitpunkt des Auftretens jedes 120°-Impulses außerhalb des Zeitbereichs fällt, während dem das Ausgangssignal des Vergleichers 200 auf hohem Wert ist. Der Ausgang des Zählers 202 ist mit dem Eingang einer Halteschaltung 203 verbunden. Der Abtaststeuereingang der Halteschaltung 203 steht mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 zum Empfang des 120°-Impulssignals IS₂ in Verbindung. Empfängt der Abtaststeuereingang der Halteschaltung 203 die 120°-Impulse, dann tastet die Halteschaltung 203 das Ausgangssignal des Zählers 202 ab. Die Halteschaltung 203 hält die abgetasteten Daten bis an ihrem Abtaststeuereingang der nächste Impuls auftritt. Die Verzögerungszeit, definiert durch die Verzögerungsschaltung 204, ist derart gewählt, daß die Halteschaltung 203 das Ausgangssignal des Zählers 202 unmittelbar vor dem Rückstellen des Zählers 202 abtastet. Somit stellen die in der Halteschaltung 203 gehaltenen abgetasteten Daten eine Zeitdauer tm in Kurbelwinkeleinheiten dar, während der das Ausgangssignal des Vergleichers 200 auf hohem Wert liegt (Fig. 9), d. h. während die Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit 28 (Fig. 1) nimmt die Kraftstoffeinspritzdauerdaten von der Halteschaltung 203 auf.

Die I/O-Schaltung 31 weist eine bistabile Kippschaltung 210 und ein UND-Glied 211 auf. Der Setzeingang der bistabilen Kippschaltung 210 ist mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 zum Empfang des 120°-Impulssignals IS₂ verbunden. Die bistabile Kippschaltung 210 wird durch die Vorderflanken der 120°-Impulse gesetzt. Der Rückstelleingang der bistabilen Kippschaltung 210 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 200 verbunden. Die bistabile Kippschaltung 210 wird durch Änderungen in dem Ausgangssignal des Vergleichers 200 vom niedrigen auf einen hohen Wert zurückgestellt. Bei jedem Beginn eines Kraftstoffeinspritzhubes nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers 200 den hohen Wert an, so daß die bistabile Kippschaltung 210 zurückgestellt wird. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 bleibt für ein Zeitintervall tf auf hohem Wert, das mit der Führungsflanke des 120°-Impulses beginnt und mit dem Wechsel des Ausgangssignals des Vergleichers 200 vom niedrigen auf den hohen Wert (Fig. 9) endet. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 hat sonst einen niedrigen Wert. Der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 210 ist an den ersten Eingang des UND-Gliedes 212 angeschlossen. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 211 steht mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 zum Empfang des 1°-Impulssignales in Verbindung.

Während das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 auf hohem Wert ist, läßt das UND-Glied 211 die 1°-Impulse zu einem Zähler 212 durch. Ist das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 auf niedrigem Wert, dann verhindert das UND-Glied 211 den Durchlauf der 1°-Impulse.

Der Ausgang des UND-Gliedes 212 ist mit dem Takteingang des Zählers 212 verbunden, der die 1°-Impulse vom UND-Glied 211 zählt. Der Rückstell- oder Löscheingang des Zählers 212 ist an den Ausgang einer monostabilen Kippstufe 213 über eine Verzögerungsschaltung 214 angeschlossen. Der Eingang der monostabilen Kippstufe 213 steht mit dem Ausgang der bistabilen Kippschaltung 210 in Verbindung, so daß die monostabile Kippstufe 213 durch den Wechsel des Ausgangssignals der bistabilen Kippschaltung 210 von hoch auf niedrig getriggert wird. Hierdurch gibt die monostabile Kippstufe 213 einen Impuls an die Verzögerungsschaltung 214, die den an den Rückstelleingang des Zählers 212 angelegten Impuls verzögert. Der Zähler 212 wird zurückgestellt, wenn sein Rückstelleingang die Impulse von der Verzögerungsschaltung 214 empfängt.

Die durch die Verzögerungsschaltung 214 definierte Verzögerungszeit wird derart gewählt, daß der Zähler 212 zu einem Zeitpunkt zurückgestellt wird, der außerhalb des Intervalls tf liegt, während dem das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 auf hohem Wert ist. Der Ausgang des Zählers 212 ist mit dem Eingang einer Haltestellung 215 verbunden. Der Abtaststeuereingang der Halteschaltung 215 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der monostabilen Kippstufe 213 und der Verzögerungsschaltung 214 verbunden. Gelangen an den Abtaststeuereingang der Halteschaltung 215 die Rückflanken von Impulsen von der bistabilen Kippstufe 213, dann tastet die Halteschaltung 215 das Ausgangssignal des Zählers 212 ab. Die Halteschaltung 215 hält die abgetasteten Daten bis an ihrem Abtaststeuereingang die Rückflanke eines nachfolgenden Impulses auftritt. Die durch die Verzögerungsschaltung 214 definierte Verzögerungszeit ist derart gewählt, daß die Halteschaltung 215 das Ausgangssignal des Zählers 212 unmittelbar vor dem Rückstellen des Zählers 212 abtastet. Somit stellen die in der Halteschaltung 215 gehaltenen abgetasteten Daten das Zeitintervall tf in Kurbelwinkeleinheiten dar, für das das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 210 auf hohem Wert ist. Dieses Zeitintervall tf stellt die Kurbelwinkelposition des Beginns jedes Kraftstoffeinspritzhubes bezüglich des voreingestellten Kurbelwinkels, definiert durch das 120°-Impulssignal IS₂, dar.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 28 (Fig. 1) nimmt die Kraftstoffeinspritz-Startzeitgabedaten von der Halteschaltung 215 auf. Die Steuereinheit 27 (Fig. 1) stellt das elektromagnetische Ventil 84 (Fig. 2) über das Steuersignal OS₅ gemäß den Kraftstoffeinspritzbeginn-Zeitdaten ein.

Die I/O-Schaltung 31 besitzt einen Impulsfrequenzdetektor 220. Der Eingang des Detektors 220 ist mit dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 21 verbunden, um von diesem das 1°-Impulssignal IS₃ zu empfangen. Der Detektor 220 überwacht die Impulsfrequenz des Signals IS₃ und erzeugt ein Digitalsignal als Anzeige dafür. Da die Impulsfrequenz des Signals IS₃ sich als Funktion der Maschinendrehzahl N ändert, stellt das Ausgangssignal des Detektors 220 die Maschinendrehzahl dar. Die zentrale Verarbeitungseinheit 28 (Fig. 1) empfängt diese Drehzahldaten vom Ausgang des Detektors 220.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der Steuereinheit 27 (Fig. 1), das durch ein in dem Speicher 29 gespeichertes Programm ausgeführt wird. In einem ersten Schritt 300 liest die Steuereinheit 27 die Maschinendrehzahl N, den Gaspedalstellungswinkel R und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer tm, abgeleitet von den Signalen IS₃, IS₁ bzw. IS₇, ab.

In einem zweiten Schritt 301, der dem Schritt 300 folgt, bestimmt die Steuereinheit 27 eine gewünschte Kraftstoffeinspritzdauer td auf der Basis der Motordrehzahl N und des Gaspedalstellungswinkels R. In diesem Schritt holt sich die Steuereinheit 27 die gewünschte Kraftstoffeinspritz-Dauerdaten aus einer in dem Speicher 29 vorgesehenen Tabelle, in der Werte der gewünschten Kraftstoffeinspritzdauer td als Funktion der Drehzahl N des Gaspedalstellungswinkels R aufgetragen sind.

In einem dritten Schritt 302, der dem Schritt 302 folgt, berechnet die Steuereinheit 27 einen Wert Δ t, der gleich ist der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdauer tm minus der gewünschten Kraftstoffeinspritzdauer td. Nach diesem dritten Schritt 302 läuft das Programm der Steuereinheit 27 zum vierten Schritt 303.

Im vierten Schritt 303 bestimmt die Steuereinheit 27, ob der Wert Δ t positiv, negativ oder Null ist. Ist der Wert Δ t Null, dann läuft die Steuereinheit 27 zum fünften Schritt 304. Ist der Wert Δ t negativ, dann springt die Steuereinheit 27 zum sechsten Schritt 305. Ist der Wert Δ t positiv, dann geht die Steuereinheit 27 zum siebten Schritt 306.

Im fünften Schritt 304 steuert die Steuereinheit 27 die Schaltung 18 (Fig. 1) über das Steuersignal OS₄ derart, daß der Motor 62 (Fig. 2) in seiner augenblicklichen Position bleibt und hiermit die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer unverändert hält.

Im sechsten Schritt 305 stellt die Steuereinheit 27 die Schaltung 18 (Fig. 1) über das Steuersignal OS₄ derart ein, daß der Motor 62 (Fig. 2) sich in Richtung ansteigender tatsächlicher Kraftstoffeinspritzdauer dreht.

Im siebten Schritt 306 stellt die Steuereinheit 27 die Schaltung 18 (Fig. 1) über das Steuersignal OS₄ derart ein, daß sich der Motor 62 (Fig. 2) in Richtung abnehmender tatsächlicher Kraftstoffeinspritzdauer dreht.

Als Ergebnis dieser Vorgänge in den Schritten 305 und 306 wird sich die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer ihrem gewünschten Wert nähern, wenn der tatsächliche Wert von dem gewünschten Wert abgewichen ist.

Nach den Schritten 304, 305 und 306 kehrt die Steuereinheit 27 zum ersten Schritt 200 zurück, so daß die zuvor beschriebene Arbeitsfolge der Steuereinheit 27 periodisch wiederholt wird.

Fig. 11 zeigt Einzelheiten des Schrittes 303 und der nachfolgenden Schritte 304, 305 und 306, in denen zuerst die Steuereinheit 27 in einem Block 310 eine Variable T definiert, die gleich dem Absolutwert Δ t ist, wobei der Wert Δ t in dem Schritt 302 definiert wurde. Nach dem Block 310 ermittelt die Steuereinheit 27 in einem Block 311, ob T≦A ist oder nicht, wobei A eine positive Konstante ist. Ist T≦A, dann steuert die Steuereinheit 27 die Schaltung 18 (Fig. 1) über das Steuersignal OS₄ in einem Block 312 derart, daß die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer unverändert gelassen wird, was dem Schritt 304 (Fig. 10) entspricht. Ist T< A, dann läuft die Steuereinheit 27 zum Block 313, indem die Steuereinheit 27 ermittelt, ob Δ t<0 ist oder nicht. Ist Δ t≦0, dann ermittelt die Steuereinheit 27, ob T≦B, T≦C, T≦D . . . und zwar in den Blöcken 314 B, 314 C bzw. 314 D . . . wobei B, C, D . . . positive Konstante sind und A<B<C<D< . . . Ist T≦B, T≦C, T≦D, . . . dann setzt die Steuereinheit 27 eine Variable S gleich dem vorhergehenden Wert S minus b, dem vorhergehenden Wert S minus c, dem vorhergehenden Wert S minus d und zwar in den Blöcken 315 B, 315 C bzw. 315 D, . . ., wobei die Variable S die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer darstellt; b, c, d, . . . sind positive Konstante und b<c<d< . . . Die Blöcke 315 B, 315 C, 315 D entsprechen dem Schritt 306 in Fig. 10. Ist andererseits Δ t<0, dann ermittelt die Steuereinheit 27, ob T≦B, T≦C, T≦D, . . . in den Blöcken 316 B, 316 C bzw. 316 D. Ist T≦B, T≦C, T≦D, . . ., dann setzt die Steuereinheit 27 die Variable S gleich dem vorhergehenden Wert S plus b, dem vorhergehenden Wert S plus c, dem vorhergehenden Wert S plus c, dem vorhergehenden Wert S+d, . . . und zwar in den Blöcken 317 B, 317 C bzw. 317 D, . . . Die Blöcke 317 B, 317 C, 317 D, . . . entsprechen dem Schritt 305 in Fig. 10. Je größer der Wert von T, umso größer ist die Einstellung von S, so daß die tatsächliche Kraftstoffeinspritzdauer sich sehr schnell dem Sollwert nähert.

Die Beziehung zwischen den Erhöhungsschritten der Kraftstoffeinspritzdauer, kann von denjenigen der Schritte der Verringerung der Kraftstoffeinspritzdauer abweichen. Sind die Intervalle zwischen den Konstanten A, B, C, . . . regelmäßig, dann sind die Intervalle zwischen den Konstanten a, b, c, . . . vorzugsweise unregelmäßig. Sind die Intervalle zwischen den Konstanten A, B, C, . . . unregelmäßig, dann sind die Intervalle zwischen den Konstanten a, b, c, . . . vorzugsweise regelmäßig.

Die Steuereinheit 27 steuert die Kraftstoffeinspritz-Zeitgabe und den Prozentsatz des rezirkulierten Abgases über die Steuersignale OS₁, OS₂ und OS₅ auf der Basis der Drehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge. In diesem Fall kann die Soll-Kraftstoffeinspritzdauer td oder die Ist-Kraftstoffeinspritzdauer tm dazu verwendet werden, die Kraftstoffeinspritzmenge darzustellen. Hat der Motor 62 (Fig. 2) eine rasche Ansprechkennlinie, dann sollte vorzugsweise der Ist-Wert tm verwendet werden. Hat der Motor 62 (Fig. 2) eine langsame Ansprechkennlinie, dann sollte vorzugsweise der Soll-Wert td verwendet werden.

Um die Ist-Kraftstoffeinspritzdauer tm zu ermitteln, können während der die Ist-Kraftstoffeinspritzdauer tm darstellenden Periode Impulse mit konstanter Frequenz gezählt werden. In diesem Falle ist die maximal gezählte Anzahl umso kleiner je höher die Maschinendrehzahl N ist, was in einer geringeren Genauigkeit bei dem Bestimmen der Ist-Kraftstoffeinspritzdauer tm resultiert. Deshalb kann die Steuereinheit 27 alternativ eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge mit offener Schleife durchführen, wenn die Drehzahl N einen vorbestimmten Wert N₁ übersteigt, oder eine Steuerung mit geschlossener Schleife, wenn die Drehzahl N gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert N₁ ist (Fig. 12).

In einem anderen Fall kann die Steuerung mit geschlossener Schleife in der Nähe eines Punktes bewirkt werden, bei dem die Drehzahl N 2000 U/min und die Kraftstoffeinspritzmenge Q gleich 30 ist (Fig. 7), während eine Steuerung mit offener Schleife an anderen Punkten auf der Basis eines Tabellenaufsuchens bewirkt wird.

Gewöhnlich prellt der Ventilkörper 102 (Fig. 3) geringfügig unmittelbar nach den ersten Rückkehrbewegungen in die geschlossene Position. Ein derartiges Prellen hat keine Kraftstoffeinspritzung zur Folge, da der Kraftstoffdruck in dem Abgabeanschluß 45 zu diesem Zeitpunkt bereits ausreichend abgefallen ist. Somit gibt der Sensor 25 (Fig. 3) ein fehlerhaftes Signal während eines derartigen Prellens ab. Aus diesem Grunde kann der Zähler 202 (Fig. 8) programmierbar sein und mit dem Zählen der Impulse von dem UND-Glied 201 (Fig. 8) erst beginnen, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 200 (Fig. 8) zum ersten Mal nach dem 120°-Impuls des Signals IS₂ auf hohen Wert geht (Fig. 13). Hiernach beendet der Zähler 202 das Zählen, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 200 zum ersten Mal nach dem 120°-Impuls des Signals IS₂ auf niedrigen Wert geht, wie dies Fig. 13 zeigt. Auf diese Weise wird der Zähler daran gehindert, während des Prellens des Ventilkörpers 102 zu zählen.

Anstelle der Differenz zwischen der Ist-Kraftstoffeinspritzdauer tm und der Soll-Kraftstoffeinspritzdauer td kann auch die Differenz zwischen der Ist-Kraftstoffeinspritzmenge und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden. In diesem Falle wird die Ist-Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis der Ist-Kraftstoffeinspritzdauer und der Motordrehzahl ermittelt und sie wird derart geregelt, daß sie sich der Soll-Menge nähert.

Die Soll-Kraftstoffeinspritzdauer oder -menge kann auch als Funktion von anderen Maschinenparametern als dem Gaspedalstellungswinkel variieren.

Fig. 14 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Sensors 25, der wie nachstehend beschrieben, von demjenigen der Fig. 3 abweicht. Ein axialer Vorsprung 115 aus magnetischem Material erstreckt sich von dem stromaufwärtigen Ende der Stange 107 in Richtung von dem Kolben 106 weg. Der Vorsprung 115 kann auch aus nichtmagnetischem Material sein. Der Kern 112 verläuft senkrecht zu der Achse der Stange 107, d. h. zur Richtung der Verschiebung der Stange 107 und des Ventilkörpers 102. Ist der Ventilkörper 102 in der geschlossenen Stellung, dann befindet sich das Ende des Kerns 112 in der Nähe der Spitze des Vorsprungs 115 und eine Verlängerungslinie der Achse des Kerns 112 schneidet den Vorsprung 115.

Das Ausgangssignal IS₇ dieses Sensors 25 variiert wie Kurve (e) in Fig. 4 zeigt, mit der Änderung der Verschiebung oder des Hubes des Ventilkörpers 102. Insbesondere erhöht und verringert sich das Signal IS₇ zu Beginn und am Ende der Verschiebung des Ventilkörpers 102 kräftig, da die Spitze des Vorsprungs 115 sich in unmittelbarer Nähe des Kerns 112 bewegt. In dem Zwischenbereich der Verschiebung des Ventilkörpers 102 variiert das Ausgangssignal IS₇ nur geringfügig mit der Verschiebung des Ventilkörpers 102, da sich die Spitze des Vorsprungs 115 in einem Bereich bewegt, der vom Kern 112 entfernt ist. Für diesen Fall kann die Kraftstoffeinspritz-Kurbelwinkeldauer tm aus folgender Gleichung abgeleitet werden:

tm=t-tg

wobei t das Kurbelwinkelintervall ist, während der Ventilkörper 102 aus der geschlossenen Stellung bewegt wird und tg eine Konstante ist.

Fig. 15 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Sensors 25, der ein hohles zylindrisches Gehäuse 120 und einen Stift 121 aufweist. Das Gehäuse 120 ist an dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 (Fig. 1 und 2) in axialer Richtung mit der Führung 101 befestigt. Der Stift 121 ist koaxial zu dem Gehäuse 120 und zu der Stange 107. Der Stift 121 erstreckt sich bewegbar durch das Ende des Gehäuses 120. Das Ende des Stifts 121 innerhalb des Gehäuses 120 ist mit einem Flansch versehen. Das andere Ende des Stifts 121 kann mit dem Ende der Stange 107 in Eingriff gehen, so daß sich der Stift 121 mit der Stange 107 bewegt. Eine schwache Druckfeder 122 ist in dem Gehäuse 120 zwischen dem mit Flansch versehenen Ende des Stifts 121 und dem Gehäuse 120 angebracht, um den Stift 121 in Richtung der Stange 107 zu drücken. Ein erster elektrischer Kontakt 123 ist an dem mit Flansch versehenen Ende des Stifts 121 innerhalb des Gehäuses 120 befestigt. Dasjenige Ende des Gehäuses 120, durch das sich der Stift 121 erstreckt, besitzt einen sich nach innen erstreckenden Flansch, der einen zweiten elektrischen Kontakt 124 bildet. Bewegt sich der Ventilkörper 102 aus seiner geschlossenen Position, dann bewegt sich der Stift 121 zusammen mit dem Ventilkörper 102, bis der bewegliche Kontakt 123 im Kontakt mit dem festen Kontakt 124 kommt. Eine Beilagscheibe 125 ist zwischen dem mit Flansch versehenen Ende der Führung 101 und dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 (Fig. 1 und 2) vorgesehen, damit die Kontakte 123 und 124 miteinander in Kontakt kommen, wenn das Druckventil 46 mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt.

Das Ausgangssignal IS₇ dieses Sensors 25 ändert sich wie mit Kurve f in Fig. 4 gezeigt, zwischen dem nichtleitenden und dem leitenden Zustand im Einklang mit der Verschiebung des Ventilkörpers 102. Insbesondere gleicht das Intervall, während dem das Ausgangssignal IS₇ in dem leitenden Zustand bleibt, einem Intervall, während dem die Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird. Das Ausgangssignal IS₇ wird über Leitungen der Steuereinheit 27 (Fig. 1) zugeführt, die mit den elektrischen Kontakten 123 bzw. 124 verbunden sind. In diesem Falle ist der Sensor 25 mit einer Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet. Das Ausgangssignal der Reihenschaltung aus Sensor 25 und der Quelle wird anstelle des Ausgangssignals des Vergleichers 200 (Fig. 8) an den Eingang des UND-Gliedes 201 (Fig. 8) gelegt.

Fig. 16 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Sensors 25, der sich wie nachstehend beschrieben, von demjenigen der Fig. 14 unterscheidet. Das Ende des Kerns 112 ist innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet. Ein Ende eines flexiblen Streifens 130 aus magnetischem Material ist an dem Kern 112 befestigt, während das andere Ende des Streifens 130 in Eingriff mit der Spitze des Vorsprungs 115 sein kann. Der Streifen 130 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu dem Vorsprung 115. Zu Beginn der Verschiebung des Ventilkörpers 102 geht der Vorsprung 115 außer Eingriff mit dem Streifen 130. Am Ende der Verschiebung des Ventilkörpers 102 geht der Vorsprung 115 in Eingriff mit dem Streifen 130.

Das Ausgangssignal IS₇ von diesem Sensor 25 ändert sich in Binärform, wie dies Kurve g in Fig. 4 zeigt, mit der Verschiebung des Ventilkörpers 102.

Die Fig. 17 und 18 zeigen eine fünfte Ausführungsform eines Sensors 25, der einen lichtemittierenden Abschnitt 140 und einen photoelektrischen Abschnitt 141 aufweist. Der Abschnitt 140 umfaßt beispielsweise eine lichtemittierende Diode. Der Abschnitt 141 umfaßt beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor. Ein axialer Vorsprung 115 ist an der Stange 107 befestigt und erstreckt sich in Richtung weg von dem Kolben 106. Die Abschnitte 140 und 141 sind derart angeordnet, daß ein Großteil des Lichtes von dem Abschnitt 140 von der Oberfläche des Vorsprungs 115 reflektiert werden kann und in den Abschnitt 141 eintritt, während der Ventilkörper 102 innerhalb eines vorbestimmten Ausmaßes von der geschlossenen Position weg bewegt wird. Eine Reflexion des Lichtes zu dem Abschnitt 141 tritt nicht mehr auf, wenn der Ventilkörper 102 über ein vorbestimmtes Ausmaß hinaus verschoben wurde.

Der photoelektrische Abschnitt 141 erzeugt das Signal IS₇, das sich mit der Verschiebung des Ventilkörpers 102 verändert (Kurve h in Fig. 4).

Die Abschnitte 140 und 141 können auch so angeordnet sein, daß sie sich bezüglich des Vorsprungs 115 einander gegenüberliegen. In diesem Falle unterbricht der Vorsprung 115 selektiv die Lichtaussendung von dem Abschnitt 140 zu dem Abschnitt 141 bzw. ermöglicht diese Lichtaussendung gemäß der Verschiebung des Ventilkörpers 102.

Fig. 19 zeigt eine sechste Ausführungsform eines Sensors 25 auf piezoelektrischer Grundlage mit einem piezoelektrischen Element 150, das mit dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe 7 (Fig. 1 und 2) verbunden ist. Das piezoelektrische Element 150 ist derart ausgebildet, daß es einen Sitz für die Feder 103 bildet, die zwischen dem Element 150 und dem Ventilkörper 102 angeordnet ist. Das piezoelektrische Element 150 empfängt über die Feder 103 eine Kraft, die als Funktion der Verschiebung des Ventilkörpers 102 variiert. Somit erzeugt das Element 150 das Signal IS₇, das mit der Verschiebung des Ventilkörpers 102 variiert, wie dies Kurve i in Fig. 4 zeigt.

Claims (11)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe, einem an der Brennkraftmaschine angeordneten Einspritzventil, einem einen beweglichen Ventilkörper enthaltenden Druckventil als Bestandteil der Einspritzpumpe, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks einen von der Kraftstoffeinspritzpumpe zu dem Einspritzventil führenden Kraftstoffkanal öffnet, einem Sensor zum Abfühlen der Geschwindigkeit des von der Kraftstoffeinspritzpumpe zum Einspritzventil strömenden Kraftstoffs, indem der Sensor ein für diese Geschwindigkeit repräsentatives Stellungssignal erfaßt, und einer mit dem Sensor verbundenen Steuereinheit, die in Abhängigkeit des Sensorausgangssignals eine Verstellung eines einen weiteren Bestandteil der Kraftstoffeinspritzpumpe bildenden Schiebers zur Mengenbeeinflussung des Kraftstoffs verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) in der Kraftstoffeinspritzpumpe (7) angeordnet ist und aus einer Einrichtung (106, 107, 111, 112) besteht, die die Stellung des beweglichen Ventilkörpers (102) des Druckventils (46) abfühlt, der als auf die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs im Druckventil (46) entsprechend ansprechendes Bauteil ausgeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) eine Stange (107), die an dem Ventilkörper (102) zur Bewegung mit diesem befestigt ist, sowie einen Kern (112) aus magnetischem Material und eine den Kern (112) umgebende Abfühlwicklung (111) aufweist, wobei der Kern (112) aus der Abfühlwicklung (111) in die Nähe der Stange (107) vorsteht, so daß die Induktivität der Abfühlwicklung als Funktion der Verschiebung des Ventilkörpers (102) variiert.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (112) sich in Richtung der Verschiebung der Stange (107) erstreckt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kern (112) senkrecht zur Verschiebungsrichtung der Stange (107) erstreckt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) ferner eine Vorrichtung (114) zum Abfühlen der Induktivität der Abfühlwicklung und zur Erzeugung eines Signals aufweist, das diese Induktivität darstellt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) einen Stift (121), der mit dem Ventilkörper (102) zur Bewegung mit diesem in Eingriff ist, sowie einen ersten elektrischen Kontakt (123), der an dem Stift (121) angebracht ist, aufweist und einen ortsfesten zweiten elektrischen Kontakt (124) besitzt, wobei der erste und zweite Kontakt in Einklang mit der Verschiebung des Ventilkörpers (102) in Kontakt kommen bzw. sich trennen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) einen Vorsprung (115), der an dem Ventilkörper (102) zur Bewegung mit diesem angebracht ist, sowie einen Kern (112) aus magnetischem Material, weiterhin eine den Kern (112) umgebende Abfühlwicklung (111) und einen flexiblen Streifen (130) aus magnetischem Material aufweist, wobei das eine Ende des Streifens (130) an dem Kern (112) befestigt ist, während das andere Ende des Streifens gemäß der Verschiebung des Vorsprungs (115) mit diesem in Eingriff geht bzw. von diesem außer Eingriff geht, so daß die Induktivität der Abfühlwicklung als eine Funktion der Verschiebung des Vorsprungs (115) variiert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) eine Vorrichtung (114) zum Abfühlen der Induktivität der Abfühlwicklung (111) und zum Erzeugen eines Signals aufweist, das diese Induktivität darstellt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) einen Vorsprung (115), der mit dem Ventilkörper (102) zur Bewegung mit diesem verbunden ist, sowie eine Vorrichtung (140) zum Aussenden von Licht und eine Vorrichtung (141) zum Anzeigen eines Lichtempfangs aufweist, wobei die Sendevorrichtung (140), die Anzeigevorrichtung (141) und der Vorsprung (15) derart angeordnet sind, daß das meiste Licht von der Sendevorrichtung (140) durch den Vorsprung (115) in Richtung zur Anzeigevorrichtung (141) während der Verschiebung des Ventilkörpers (102) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs reflektiert wird bzw. außerhalb des Bereichs nicht reflektiert wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (25) ein piezoelektrisches Element (150) sowie eine Vorrichtung (103) aufweist, die auf die Verschiebung des Ventilkörpers (102) zum Ausüben einer Kraft auf das piezoelektrische Element (150) anspricht, wobei die Kraft als Funktion der Verschiebung des Ventilkörpers (102) variiert.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (102) einer ihn abdichtenden Kontakt mit einem Ventilsitz (105) drückenden Vorspannkraft unterworfen und der Ventilsitz (105) am stromabwärtigen Ende einer einen Teil der Kraftstoffleitung (45) bildenden, einen konstanten Querschnitt aufweisenden Bohrung in einer Führung (101) angeordnet ist, daß ein Kolben (106) an dem Ventilkörper (102) derart befestigt ist, daß er sich um ein vorbestimmtes Ausmaß in die Bohrung der Führung (101) erstreckt, wenn der Ventilkörper (102) auf dem Ventilsitz (105) aufsitzt, daß der Kolben (106) einen Querschnitt hat, der mit demjenigen der Bohrung übereinstimmt, so daß der Kolben (106) einen Kraftstofffluß durch die Bohrung sperrt und einer Kraftstoffdruckkraft aufgrund des von der Kraftstoffeinspritzpumpe (7) ausgestoßenen Kraftstoffs unterworfen ist, welche Kraft gegen die Vorspannkraft so wirkt, daß, wenn die Kraftstoffdruckkraft die Vorspannkraft übersteigt, der Ventilkörper (102) entgegen der Vorspannkraft verschoben wird, wobei sich zuerst der Ventilkörper (102) vom Ventilsitz (105) entfernt und daraufhin der Kolben (106) aus der Bohrung heraustritt.