EINSPRITZPUMPENEINHEIT MIT STEUERUNG UND VERFAHREN ZU DEREN JUSTIEREN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung handelt von einer Einspritzpumpeneinheit, bestehend aus einer Einspritzpumpe, bei der eine Regelstange von einem Aktuator verstellt und dessen Stellung von einem Positionssensor erfaßt wird, und aus einer Steuereinheit, die eine Einspritzmenge errechnet, aus dieser anhand gespeicherter Kennwerte einen Soll-Stellungssignal für das mengenbestimmende Glied ermittelt und in einem Positionsregler durch Vergleich des Soll-Stellungssignales mit einem Ist-Stellungssignal des Positionssensors ein Steuersignal für den Aktuator erzeugt, wobei den Regelweg begrenzende Anschläge vorgesehen sind, die mit Gegenflächen zusammenwirken, von denen mindestens eine so angeordnet ist, daß sie den entsprechenden Anschlag ausserhalb des dynamischen Verstellbereiches der Einspritzmenge berührt. Die gespeicherten Kennwerte geben die Zuordnung von Einspritzmenge und Weg der Regelstange in Abhängigkeit von Motorkennzahlen (zum Beispiel der Drehzahl des Motors) in der Regel, aber nicht notwendigerweise, als Kennfeld.

[0002] Aus der DE-PS 38 30 534 ist ein Verfahren zum Nachjustieren einer Reihe von über eine gemeinsame Betätigungsstange betätigter Pumpedüsen bekannt, bei dem zur Korrektur des Meßfehlers des Positionssensors zwei feste Anschläge bekannten Abstandes angefahren und die diesen entsprechenden Meßwerte zur Korrektur der folgenden Meßwerte verwendet werden. Auf diese Weise werden im Positionsregler zur Bildung der Stellgröße für die Regelstange die aus dem Kennfeld ermittelten Sollwege immer mit korrigierten, also richtigen, Istwerten des Weges der Regelstange verglichen. Das Kennfeld selbst, anhand dessen aus der Soll-Einspritzmenge der Soll-Regelstangenweg berechnet wird, bleibt davon gänzlich unberührt.

[0003] Weiters ist aus der DE-OS 30 11 595 eine Korrektureinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem mit Driftkompensation bekannt, bei der der Zusammenhang zwischen Einspritzmenge und Position der Regelstange in einem Betriebspunkt so korrigiert wird, daß das Signal gleich dem zu diesem Punkt ursprünglich gehörenden Sollsignal ist. Im konkreten Fall wird dazu das ursprüngliche Rückmeldesignal auf eine bestimmte Einspritzmenge eingestellt. Der Aufwand ist allerdings erheblich: Die Zuordnung wird während des drehzahlgeregelten Betriebes im Leerlaufpunkt so lange verstellt, bis am Positionsregler der dem jeweiligen Betriebspunkt entsprechende Wert erreicht ist, wozu eine zusätzliche Verstelleinrichtung gebraucht wird. Diese Methode ist zeitaufwendig und erfordert entweder einen komplizierten Geber oder die Aufschaltung eines zusätzlichen Fehlersignales.

[0004] Damit wird zwar ein recht genaues Rückmeldesignal erhalten, aber die pumpenspezifische Genauigkeit des Sollwertes für jede einzelne Pumpe (die sich wegen der Fertigungstoleranzen ja von jeder anderen einzelnen Pumpe unterscheidet) ist für eine genaue Positionierung der Regelstange mindestens ebenso wichtig. Diese Unterschiede bleiben hier jedoch unberücksichtigt. Erst ein genaues Rückmeldesignal und ein genauer Sollwert zusammen sichern eine genaue Einstellung der Einspritzmenge. An die zylinderindividuelle Genauigkeit der Einspritzmenge werden bei modernen Dieselmotoren höchste Ansprüche gestellt. Sie ist vor allem erforderlich, um die Luftzahl und damit die Emissionen in engen Grenzen zu halten, und um die maximal zulässige Leistung, bei Einzeleinspritzpumpen die eines jeden Zylinders, voll auszuschöpfen. Da es für die Minimierung der Emission von NOX und von Rauch entgegengesetzter Maßnahmen bedarf und da das Optimum nur in einem sehr engen Luftzahlbereich erreicht wird, ist die Bedeutung einer genauen Einspritzmengenregelung für die Minimierung von Emissionen, bei der ggf auch die Auspuffgasrückführung (EGR) richtig und genau gesteuert werden muß, besonders groß.

[0005] Die Genauigkeit des vorgegebenen Sollwertes der Stellung des mengenbestimmenden Gliedes hängt aber von der Übereinstimmung des Kennfeldes der Einspritzpumpe mit deren tatsächlichem Förderverhalten ab, das nicht nur von der Drehzahl, sondern auch vom Gegendruck, also von den Brennstoffleitungen und vom Widerstand in der Düse, der ebenfalls streut, abhängig ist. Vor allem bei Einspritzpumpen für sehr hohe Einspritzdrücke ist der Einfluß des Widerstandes und der Leckmengen sehr groß und störend, vor allem bei zusätzlicher Steuerung der Einspritzrate durch zeitweise Reduktion der Einspritzquerschnitte.

[0006] Normalerweise wird daher vor dem Einbau jede Pumpe durchgemessen, ein Anschlag eingestellt und ein einheitlicher Korrekturwert verwendet. Dieser Korrekturwert berücksichtigt zwar die Lage, nicht aber die Steigung der jeweiligen Pumpenkennlinie. Die einzelnen Pumpen liegen somit immer noch in einem weiten Toleranzfeld, das nicht berücksichtigt werden kann. Man kann zwar noch nach Kategorien sortieren und für die einzelnen Kategorien einheitliche Korrekturwerte verwenden. Letzteres bringt bei erhöhtem Aufwand aber nur eine graduelle Verbesserung. Beim Austausch einzelner Pumpen bzw Düsen stimmen dann die gewählten Korrekturwerte nicht mehr, was zu Problemen führt. Diese bekannten Methoden sind daher zu ungenau zur Minimierung der Emissionen und verursachen Probleme beim Austausch einzelner Pumpeneinheiten.

[0007] Es ist somit Ziel der Erfindung, eine Einspritzpumpeneinheit so auszubilden und zu betreiben, daß mit geringstem Aufwand eine einfache und genaue Kalibrierung der Pumpeneinheit beim Einbau sowie deren selbsttätige Justierung bzw spätere Nachjustierung möglich ist.

[0008] Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Anschläge einstellbar sind, und daß in der Steuereinheit feste Abstände gespeichert sind, die Gegenflächen bei einer bestimmten gemessenen Einspritzmenge zu entsprechenden gegenüberliegenden Anschlägen haben.

[0009] Die beiden Anschläge dienen nicht einfach der Kalibrierung des Positionssignales, ihre Wirkung geht weit darüber hinaus. Dadurch, daß beide Anschläge so eingestellt werden, daß sie jeweils der Stellung des mengenbestimmenden Gliedes bei einer bei der zugehörigen Drehzahl genau - also bereits am Pumpenprüfstand - gemessenen Einspritzmenge entsprechen (entsprechen, weil sich die Wege um die bestimmten, konstanten Abstände von diesen unterscheiden), ist Lage und Steigung der individuellen Pumpenkennlinie voll berücksichtigt; das heisst, durch die so eingestellten Anschläge ist der Weg der Regelstange zwischen beiden Anschlägen von Pumpe zu Pumpe verschieden. So ist die individuelle Einstellung der Pumpeneinheit noch vor deren Einbau sehr schnell und genau vollzogen.

[0010] Da weiters die Zuordnung zwischen der Differenz der Ausgangssignale des Positionssensors und dem Weg des mengenbestimmenden Gliedes bekannt ist, ist auch bekannt, welche Signaldifferenz dem konstanten Abstand entspricht. Da dieser viel kleiner als der gesamte Weg des mengenbestimmenden Gliedes ist, braucht die Zuordnung zwischen der Differenz der Ausgangssignale des Positionssensors und dem Weg des mengenbestimmenden Gliedes nicht sehr genau sein bzw braucht der Sensor selbst nicht sehr genau sein.

[0011] Wenn die solcherart eingestellte Pumpeneinheit nun in den Motor eingebaut wird, brauchen nur mehr die den beiden Anschlägen entsprechenden Signale des Positionssensors und die konstanten Abstände dem Steuergerät mitgeteilt und dort gespeichert zu werden. Damit ist die Einstellung der Pumpeneinheit vollendet. Aus den beiden letzteren Signalen, aus den konstanten Abständen und aus der Zuordnung Signaldifferenz zu Weg der Regelstange kann das Steuergerät jederzeit zu jeder vorgegebenen Soll-Einspritzmenge die richtige Soll-Lage der Regelstange und zu jedem Signal des Positionssensors die tatsächliche Einspritzmenge ermitteln.

[0012] Der bestimmte Abstand zwischen den Anschlägen und den geeignet ausgebildeten Gegenflächen stellt sicher, daß die Bewegung der Regelstange im Betrieb durch die Anschläge nicht behindert wird. Die Regelstange muß sich ja beispielsweise beim Zurückgehen von Vollast in den Leerlauf aus dynamischen Gründen unter die dem Leerlauf zugeordnete Einspritzmenge bewegen können. Außerdem ist dadurch sichergestellt, daß sich der Motor etwa bei Kurzschluß des Positionssensors selbst abstellt. Der eine konstante Abstand wird vorher so festgelegt, daß die Regelstange sich in einer Stellung für Nullförderung befindet, wenn sie die Anschläge berührt. Der Wert der festen Abstände kann somit für einen ganzen Pumpentyp gleich gewählt werden. Das erleichtert den Austausch einer Pumpeneinheit, weil er dadurch ohne Eingriff in deren Steuerung möglich ist. Die Zuordnung zwischen Steuerung und Einspritzpumpe erfolgt beim ersten routinemäßigen Abtasten der Anschläge von selbst.

[0013] Der bestimmte Abstand bei der Einstellung wird am einfachsten durch ein Kaliber (einen zwischen Anschlag und Gegenfläche eingeführten Lehrenkörper mit der Dicke k) festgelegt; er könnte aber auch mittels einer geeigneten elektronischen und/oder optischen Vorrichtung eingehalten werden.

[0014] Bei Einspritzpumpen, bei denen konstruktionsbedingt der Einspritzdruck bereits vor Erreichen der maximalen Einspritzmenge abfällt, braucht nur der Anschlag für die kleinere gemessene Einspritzmenge ausserhalb des dynamischen Verstellbereiches seiner Gegenfläche zu liegen (Anspruch 2).

[0015] Es ist bei der Bauweise der üblichen Einspritzpumpeneinheiten vorteilhaft, weil einfacher und praktischer, die verstellbaren Anschläge ortsfest und die mit ihnen zusammenwirkenden Gegenflächen am mengenbestimmenden Glied auszubilden (Anspruch 3).

[0016] In einer ersten Form sind die bestimmten gemessenen Einspritzmengen die Leerlaufeinspritzmenge und die maximale Einspritzmenge (Anspruch 4), in einer zweiten sind es die Einspritzmengen in zwei voneinander entfernten Teillastpunkten (Anspruch 5). Letzterem ist bei besonders stark gekrümmten Kennlinien der Vorzug zu geben, weil dadurch die Abweichungen im mittleren Teillastbereich minimiert werden.

[0017] In Weiterbildung der Erfindung kann das einer individuellen Einspritzpumpe angepaßte Kennfeld durch eine theoretisch ermittelte Kennlinie ersetzt sein (Anspruch 6). Da durch die erfindungsgemäße Gestaltung und Anwendung der Anschläge ein Strecken bzw. Stauchen und Verdrehen des Kennfeldes möglich ist, können individuelle Unterschiede auf diese Weise im Wege der Kalibrierung ausgeglichen werden. Dadurch wird Kalibrierung und Justierung bei weitestgehender Wahrung der Genauigkeit besonders einfach.

[0018] Besonders vorteilhaft ist die Anwendung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Einspritzeinheit im Rahmen einer Pumpedüse, wobei jede über ihre eigene Regelstange verfügt. (Anspruch 7). Da bei der Kalibrierung die Pumpedüse bereits zusammengesetzt ist, kann so auch gleich die Streuung der Drosselverluste genau berücksichtigt werden. Damit ist weiter sichergestellt, daß jeder einzelne Zylinder emissionsoptimal betrieben wird auch seine maximale Leistung abgeben kann. Dasselbe gilt im Falle von Einsteckpumpen.

[0019] Die Erfindung handelt auch von einem Verfahren zum Einstellen einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpeneinheit, das in zweierlei Weise ausgeübt wird. Zuerst zum Einstellen beim Zusammenbau mit nachfolgendem selbsttätigem Kalibrieren (auch Zuordnen genannt) beim Vereinigen von Einspritzpumpe und Sensor mit dem Steuergerät, etwa beim Einbau der Einheit, und in der Folge zur regelmäßigen Nachjustierung, etwa bei jedem neuen Start des Motors, um während der Lebensdauer auftretende Veränderungen auszugleichen, oder um nach dem Auswechseln der Einspritzpumpeneinheit, der Einspritzpumpe, der Steuereinheit oder des Sensors eine selbsttätige Eichung vorzunehmen.

[0020] Wenn gemäß Anspruch 8 vorgegangen wird, erhält man eine fertig kalibrierte komplette Einspritzpumpeneinheit, die dank der selbsttätigen Zuordnung ohne weitere Einstellungen in den Motor eingebaut werden kann, sei es beim Neubau, sei es als Ersatzteil. Bei einer Pumpedüse ist damit auch die Feinanpassung an die Drosselverluste der individuellen Düse vorgenommen. Der dazu erforderliche Arbeitsaufwand beschränkt sich auf das Einstellen der Einspritzmenge am Prüfstand und auf die Verstellung der beiden Anschläge. Der Befehl zum selbsttätigen Anfahren der Anschläge ist Teil des Steuerprogrammes, das im Speicher der Steuereinheit abgelegt ist.

[0021] Eine derartig kalibrierte Pumpeneinheit wird dann auch im Fahrzeug auf Grund des einprogrammierten Befehles immer wieder durch Anfahren der Anschläge nachjustiert (Anspruch 9), um vor allem Änderungen des Positionssensors (Alterung, Drift) auszugleichen, dadurch wird die Pumpeneinheit selbsteichend. Da sich solche Änderungen nur langsam vollziehen, ist die Nachjustierung nicht bei jedem Startvorgang nötig.

[0022] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erklärt. Es stellen dar:

Fig.1:

Schematisch eine für die Anwendung der Erfindung geeignete Pumpeneinheit;

Fig.2:

Dieselbe Pumpeneinheit wie in Fig.1 in Draufsicht, gemäß der Erfindung ausgebildet;

Fig.3:

Eine Kennlinie aus dem Kennfeld einer individuellen Pumpe;

Fig.4:

Eine Kennlinie aus dem Kennfeld einer gleichartigen, aber anderen individuellen Pumpe bei der Kalibrierung vor dem Einbau; und

Fig.5:

Dieselbe Kennlinie wie in Fig.4, jedoch bei der späteren Nachjustierung.

[0023] Die in Figur 1 dargestellte Einspritzpumpeneinheit besteht aus einer Einspritzpumpe 1 und einer Steuereinheit 2. In der Einspritzpumpe 1 wird ein Pumpenkolben 3 beispielsweise von einer Nockenwelle 4 aus über einen Kipphebel 5 auf- und abbewegt. Der Pumpenkolben 3 ist mittels einer Regelstange 6, im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine in sich verschiebbare Regelstange, in Drehung versetzt, wobei durch die Form der im Pumpenkörper 7 oder am Pumpenkolben 3 angeordneten Steuerflächen 8 in bekannter Weise die Einspritzmenge verstellt wird. An den Pumpenkörper 7 schließt im gezeigten Ausführungsbeispiel unten gleich eine Einspritzdüse 9 an, die den Einspritzverlauf beeinflußenden Drosselstellen sind mit 10 bezeichnet. Bei der dargestellten Einspritzpumpe handelt es sich um eine Pumpedüse, die Erfindung ist in derselben Weise aber auch auf eine Anordnung mit von den Einspritzdüsen räumlich getrennter Einspritzpumpe anwendbar.

[0024] Die Regelstange 6 wird von einem Aktuator 13 bewegt, der durch eine Solenoidspule 14 versinnbildlicht ist. Weiters ist ein Positionssensor 15 vorgesehen, der der Steuereinheit 2 ein den Stellweg beschreibendes Signal β (beliebiger Dimension, z.B. Spannung, Kapazität oder Frequenz) liefert. Die Steuereinheit 2 erhält weiters ein Lastanforderungssignal 16, etwa vom Gaspedal des Fahrzeuges, ein Motordrehzahlsignal 17 und diverse andere Signale 18, die zur Ermittlung der Einspritzmenge benötigt werden, etwa Luftdruck und Temperatur.

[0025] In Figur 2 ist die Einspritzpumpe 1 nur mehr in Draufsicht abgebildet. Erkennbar ist der obere Teil des Pumpenkolbens 3, der durch Verschiebung der Regelstange 6 zur Verstellung der Einspritzmenge verdreht wird. In dem Pumpengehäuse 20 sind zwei Anschläge 21,22 einstellbar angeordnet, die mit Gegenflächen 23,24 an der Regelstange 6 zusammenwirken. Die Anschläge 21,22 sind vorzugsweise mit Gewinden versehen, sodaß sie genau verstellt und dann gegen Verdrehen gesichert werden können, was im Detail nicht dargestellt ist. In der in Vollinie gezeichneten Stellung, sie entspricht etwa der Leerlauffördermenge Ml, besteht zwischen der Gegenfläche 23 der Regelstange 6 und dem Anschlag 21 ein Abstand k1 (25). In der strichliert eingezeichneten Stellung 6' der Regelstange 6, die etwa der Vollasteinspritzmenge M2 entspricht, ist zwischen dem Anschlag 22 und der Gegenfläche 24' ein Abstand k2 (26). Darauf wird in der Funktionsbeschreibung zurückgekommen.

[0026] Die Steuereinheit 2 besteht aus einem Rechner 30, der aus Lastanforderungsignal 16, Drehzahlsignal 17 und den anderen Signalen 18 eine erforderliche Einspritzmenge M_soll berechnet, und aus einem Steuerteil 31 für die einzelne Einspritzpumpe. Im Falle von einzeln ansteuerbaren Einspritzpumpen (Pumpedüsen) sind noch weitere solche Steuerteile 31' vorhanden. Die im Rechner 30 ermittelte benötigte Einspritzmenge M_soll wird über die Leitung 32 der Einheit 33 des Steuerteiles 31 mitgeteilt, die daraus unter Benutzung einer Pumpenkennlinie 40 (die eine allgemeine oder nur durch wenige Punkte ausgedrückte sein kann) ein Sollsignal β_soll für den Weg der Regelstange 6 ermittelt und über die Leitung 34 dem Positionsregler 35 mitteilt. In diesem wird das über die Leitung 36 vom Positionssensor 15 kommende Ist-Positionssignal mit dem Soll-Positionssignal verglichen und über eine Leitung 37 das Solenoid 14 entsprechend gesteuert.

[0027] Schließlich ist in 38 noch ein Speicher vorhanden, der auf das vom Positionssensor 15 kommende Signal Zugriff hat und der auch mit der Einheit 33 über die Datenleitung 39 in Verbindung steht, um die Pumpenkennlinie 40 den beim Anfahren beider Anschläge festgestellten Gegebenheiten zu verschieben und zu verdrehen, sie der Stuerung zuzuordnen. Den Befehl zum Anfahren der Anschläge übermittelt der in 38 enthaltene Speicher dem Positionsregler 35 über die Leitung 46. Die dargestellten Blöcke 33,35,38 sind nicht unbedingt als getrennte Funktionseinheiten zu verstehen, es kann sich auch um Programmmoduln einer speicherprogrammierbaren Steuerung handeln.

[0028] In den Diagrammen der Figuren 3,4 und 5 ist auf der Ordinate der Regelstangenweg β und auf der Abszisse die Einspritzmenge M eingetragen. Mit 40 ist die Pumpenkennlinie bezeichnet, die zwei charakteristische Punkte 41,42 aufweist. 41 ist der Leerlaufpunkt, entsprechend der Leerlaufeinspritzmenge M₁ und dem Weg β₁ der Regelstange und 42 ist der Vollastpunkt, entsprechend der Vollasteinspritzmenge M₂ und dem Weg β₂ der Regelstange.

[0029] Die Figuren 3 und 4 zeigen zunächst jeweils eine individuelle Kennlinie einer Einspritzpumpeneinheit desselben Typs. Die Unterschiede in Lage und Steigung der beiden Kurven 40 sind erkennbar, sie ergeben sich aus fertigungsbedingten Streuungen.

[0030] Diese Unterschiede werden bei der erfindungsgemäßen Einheit und durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt und voll kompensiert. Das wird nun anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben:

[0031] Die individuelle Pumpe befindet sich zum Kalibrieren am Pumpenprüfstand (Figur 4). Zuerst wird der Leerlaufpunkt 41 bei Leerlaufdrehzahl angefahren. Dazu wird das mengenbestimmende Glied (im folgenden Regelstange genannt) verschoben, bis die Leerlaufeinspritzmenge M₁ erreicht ist. Sodann wird bei festgehaltener Regelstange der Anschlag 21 eingestellt (Doppelpfeil 50), bis der Abstand zwischen ihm und der Gegenfläche 23 die vorher allgemein ermittelte und im Speicher bei 38 abgelegte Größe k₁ hat, die so gewählt ist, daß die Fördermenge bei direkt angefahrenem Anschlag gleich oder beinahe Null ist. In dieser Stellung wird der Anschlag 21 arretiert. In gleicher Weise wird der Vollastpunkt 42 bei zur Vollast passender Drehzahl angefahren, der Anschlag 22 auf den Abstand k₂ verstellt und arretiert. Die Einspritzpumpe selbst ist nun auf rein mechanischem Weg eingestellt und einbaufertig.

[0032] Sobald sie mit dem Sensor 15 und Steuergerät 2 vereint ist, das kann in einem späteren Stadium des Zusammenbaues oder erst beim Einbau in den Motor und beim späteren Nachjustieren sein, wird zuerst der Anschlag 21 direkt bis zur Berührung angefahren und das abgegebene Positionssignal β₀ gespeichert. Dann wird der Anschlag 22 direkt bis zur Berührung angefahren und das abgegebene Positionssignal β₃ ebenfalls gespeichert. Die im voraus festgelegten Abstände k₁ und k₂ sind bereits oder werden ebenfalls gespeichert. Damit ist die Einstellung der Pumpeneinheit vollendet. Die im voraus festgelegten Abstände k₁ und k₂ werden am einfachsten mittels einer Abstandslehre eingestellt.

[0033] Aus den beiden Positionssignalen β₀, β₃, aus den konstanten Abständen k₁,k₂ und aus der Zuordnung zwischen Differenz der Sensorsignale und tatsächlichem Weg der Regelstange kann das Steuergerät die den Einspritzmengen M₁ und M₂ zugeordneten Sensorsignale β₁ und β₂ und jederzeit zu jeder Einspritzmenge M_soll das richtige Soll-Positionssignal β_soll der Regelstange, oder umgekehrt zu jedem Sensorsignal die tatsächliche Einspritzmenge ermitteln. Die Einstellung der Kennlinie 40 in 33 ist somit unter Berücksichtigung des gegebenenfalls fehlerbehafteten Positionssignales erfolgt, wodurch sich eine getrennte Korrektur des Sensorsignales β erübrigt.

[0034] Anhand der Figur 5 wird jetzt das später immer wieder durchgeführte Nachjustieren der Einspritzpumpeneinheit erläutert, obwohl es dem Zuordnen bei der Ersteinstellung gleicht. Dazu wird bei Inbetriebnahme vor dem Starten des Motors die Regelstange 6 vom Aktuator 13 nacheinander in beide Richtungen bewegt, jeweils bis sie mit ihrer Kontaktfläche 23,24 den entsprechenden Anschlag 21,22 berührt. Die Signale des Positionssensors 15 bei Berührung der beiden Anschläge 21,22, (β₀', β₃') unterscheiden sich nun von den bei der ursprünglichen Kalibrierung gemessenen und im Speicher 38 abgelegten, wenn sich seit der Kalibrierung bzw seit einer früheren Nachjustierung beispielsweise das Verhalten des Sensors 15 geändert hat. Da sich der entsprechende Anschlag nicht verstellt hat, wird dem Leerlaufpunkt 41 ein neues Positionssignal β₁' und dem Vollastpunkt 42 ein neues Positionssignal β₂" zugeordnet.

[0035] Damit ist die Kurve 40 korrigiert und es entspricht den Einspritzmengen M₁, M₂ wieder eine korrigierte Regelstangenstellung β₁',β₂'. Die Zwischenwerte werden dann im Betrieb wieder durch lineare Interpolation gewonnen. Einer Einspritzmenge M_soll entspricht dann ein Lastpunkt 43 auf der Kennlinie 40, aus diesem wird durch Interpolation, was durch das Kästchen 44 angedeutet ist, ein β_soll gebildet, das direkt an den Positionsregler 35 weitergegeben werden kann. Dort wird es mit dem direkt vom Positionssensor 15 kommenden Signal β verglichen und die Regelstange 6 entsprechend verstellt.

[0036] Wenn bei einem Pumpentyp die Kennlinie 40 zu stark gekrümmt ist, die lineare Interpolation also zu Abweichungen führen würde, können die Lastpunkte 41,42 auch als (weniger weit) voneinander entfernte Teillastpunkte definiert werden. Die lineare Interpolation verursacht dann geringere Abweichungen.

[0037] Weiters ist in den Figuren 4 und 5 zu erkennen, daß die Konstanten k₁,k₂ so gelegt sind, daß die Anschläge 21,22 soweit von den Betriebspunkten 41,42 (Leerlauf und Vollast) entfernt liegen, daß die Kurve 40 dort den Wert M_o, das ist Nullförderung, erreicht hat. Insgesamt ist so ein einfachst zu kalibrierendes und selbstjustierendes System geschaffen, bei dem die volle Sicherheit und Eigensicherheit auf alle Fälle gewahrt bleibt.

Ansprüche

1. Einspritzpumpeneinheit, bestehend aus einer Einspritzpumpe (1), bei der eine Regelstange (6) von einem Aktuator (13) verstellt und dessen Stellung von einem Positionssensor (15) erfaßt wird, und aus einer Steuereinheit (2), die eine Einspritzmenge (M_soll) errechnet, aus dieser anhand gespeicherter Kennwerte (33) einen Soll-Stellungssignal (β_soll) für die Regelstange (6) ermittelt und in einem Positionsregler (35) durch Vergleich des Soll-Stellungssignales (β_soll) mit einem Ist-Stellungssignal (β) des Positionssensors (15) ein Steuersignal für den Aktuator (13) erzeugt, wobei den Regelweg begrenzende Anschläge (21,22) vorgesehen sind, die mit Gegenflächen zusammenwirken, von denen mindestens eine so angeordnet ist, daß sie den entsprechenden Anschlag ausserhalb des dynamischen Verstellbereiches der Einspritzmenge berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (21,22) einstellbar sind, und daß in der Steuereinheit (2) feste Abstände (k₁,k₂) gespeichert sind, die Gegenflächen (23,24) bei einer bestimmten gemessenen Einspritzmenge (M₁,M₂) zu entsprechenden gegenüberliegenden Anschlägen (21,22) haben.

2. Einspritzpumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (21), an dem die Gegenfläche (23) außerhalb ihres dynamischen Verstellbereiches anschlägt, der Anschlag (21) für die kleinere gemessenen Einspritzmenge ist.

3. Einspritzpumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (21,22) ortsfest und die Gegenflächen (23,24) an der Regelstange (6) ausgebildet sind.

4. Einspritzpumpeneinheit nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten gemessenen Einspritzmengen (M₁,M₂) die Leerlaufeinspritzmenge (M₁) und die maximale Einspritzmenge (M₂)sind.

5. Einspritzpumpeneinheit nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Einspritzmengen (M₁,M₂) die Einspritzmengen in zwei voneinander entfernten Teillastpunkten sind.

6. Einspritzpumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwerte aus einem Kennfeld (33) oder aus einer theoretisch ermittelten Kennlinie (40) abgeleitet sind.

7. Einspritzpumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer Pumpedüse ist und daß jede Einspritzpumpeneinheit über eine eigene Regelstange (6) verfügt.

8. Verfahren zum Einstellen einer Einspritzpumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem

a) am Prüfstand die Anschläge (21,22) so eingestellt werden, daß sie bei bestimmten gemessenen Einspritzmengen (M₁,M₂) bestimmte Abstände (k₁, k₂) von ihren Gegenflächen (23,24) haben,

b) dann die beiden Anschläge (21,22) angefahren und die entsprechenden Sensorsignale (β₀, β₃) der Stellungen der Regelstange (6), in denen sich die Anschläge (21,22) und die entsprechenden Gegenflächen (23,24) berühren, in der Steuereinheit (2) gespeichert werden, und

c) und dann mittels der Steuereinheit (2) aus den Abständen (k₁,k₂) und den Sensorsignalen (β₀, β₃) die den bei stimmten Einspritzmengen (M₁,M₂) entsprechenden Sensorsignale (β₁, β₂) ermittelt werden, aus denen dann im Betrieb durch Interpolation die der Soll-Einspritzmenge (M_soll) entsprechende Position (β_soll) der Regelstange (6) bestimmt wird.

9. Verfahren zum Nacheinstellen einer beim Einbau nach Anspruch 8 eingestellten Einspritzpumpeneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Starten eines mit der (den) Einspritzpumpeneinheit(en) versehenen Motors die beiden Anschläge (21,22) angefahren werden und die Sensorsignale (β₀', β₃') der Stellungen der Regelstange (6) gespeichert werden, an denen die Gegenflächen (23,24) und die entsprechenden Anschläge (21,22) einander berühren und mittels der Steuereinheit (2) aus den festen Abständen (k₁, k₂) und den neuen Stellungssignalen (β₀', β₃') die den bestimmten Einspritzmengen (M₁,M₂) entsprechenden Ausgangssignale des Positionssensors (β₁', β₂') korrigiert werden.

Claims

1. Fuel injection pump unit, comprising a fuel injection pump (1) wherein a control rod (6) is displaced by an actuator (13) and its position monitored by a position pickup (15), and a control unit (2) which calculates an injection rate (M_soll), from which injection rate a signal (β_soll) representative of a desired position of the control rod (6) is determined using stored caracteristic values (33), and a control signal for the actuator (13) is generated by a position controller (35) by comparing the desired control rod position signal (β_soll) with an actual position signal (β) furnished by the position pickup (15), stop means (21,22) limiting the course of the control rod (6) cooperating with stop faces (23,24) and at least one of which being located so as to strike the corresponding stop means (21,22) outside the dynamic control range of the injection rate (M₁,M₂), caracterized in that the stop means (21,22) are adjustable and in that fixed distances (k₁,k₂) are stored in the control unit (2), the fixed distances (k₁,k₂) being the distances between the stop means (21,22) and stop faces (23,24) and corresponding to measured injection rates.

2. Fuel injection pump unit according to claim 1, caracterized in that the stop means (21) cooperating with the stop face (23) outside the dynamic control range is the stop means (21) for the smaller of the measured injection rates.

3. Fuel injection pump unit according to claim 1, caracterized in that the stop means (21,22) are stationary, whereas the control rod (6) bears the stop faces (23,24).

4. Fuel injection pump unit according to claims 1 (or 2), caracterized in that the measured injection rates (M1,M2) are the injection rate (M1) for idling speed and the injection rate (M2) for full load .

5. Fuel injection pump unit according to claims 1 (or 3), caracterized in that the measured injection rates (M₁,M₂) are the rates measured at two distant part-load points.

6. Fuel injection pump unit according to claim 1, caracterized in that the caracteristic values (33) are replaced by a theoretically calculated caracteristic curve (40).

7. Fuel injection pump unit according to any of the claims 1 to 6, caracterized in that the unit is part of a unit injector and that each of the fuel injection pump units has its own control rod (6).

8. Process for calibrating a fuel injection pump unit according to either of the claims 1 to 7, whereby

a) the stop means (21,22) are adjusted on the test-bench such that they have certain distances (k₁,k₂) from their corresponding stop faces (23,24) when the measured injection ratest have certain values (M₁,M₂),

b) then both stop means (21,22) are struck and the corresponding pickup signals (β₀, β₃) corresponding to the positions of the control rod (6) whereby the stop means 5 (21,22) and the stop faces (23,24) strike, are stored in the control unit (2), and

c) then the control unit (2) determines pickup signals (β₁,β₂) corresponding to the measured injection rates (M₁,M₂) from the distances (k₁,k₂) and the pickup signals (β₀, β₃), from which pickup signals (β₁,β₂) the positions (β_soll) of the control rod (6) corresponding to the desired injection rate (Msoll) during operation are elaborated by interpolation.

9. Process for recalibrating a fuel injection pump originally calibrated according to claim 8 caracterized in that before starting an engine equipped with the fuel injection pump unit(s), both stop units (21,22) are struck and the actual pickup signals (β₀', β₃') describing the position of the control rod (6), in which the stop faces (23,24) and the corresponding stop means (21,22) strike, are stored, and subsequently the signals (β₁', β₂') furnished by the pickup and corresponding to the certain injection rates (M₁,M₂) are corrected by the control unit (2) from the fixed distances (k₁,k₂) and the new position signals (β₀', β₃').

Revendications

1. Unité de pompe d'injection, composée d'une pompe d'injection (1), dans laquelle une crémaillère de réglage (6) est commandée par un actionneur (13) et où sa position est détectée par un capteur de position (15), et d'une unité de commande (2) qui calcule une quantité d'injection (M_cons), détermine, sur la base de cette quantité et au moyen de coefficients (33) mémorisés, un signal de position de consigne (β_cons) pour la crémaillère de réglage (6) et produit, dans un régulateur de position (35), par comparaison entre le signal de position de consigne (β_cons) et un signal de position réelle (β) du capteur de position (15), un signal de commande destiné à l'actionneur (13), et dans laquelle il est prévu des butées (21, 22) qui limitent la course de réglage et qui coopèrent avec des surfaces homologues dont au moins une est disposée de manière à contacter la butée correspondante en dehors de l'intervalle de réglage dynamique de la quantité d'injection, caractérisée en ce que les butées (21, 22) sont réglables, et en ce que, dans l'unité de commande (2), sont mémorisées des distances d'écartement fixes (k₁, k₂) qui séparent les surfaces homologues (23, 24) des butées opposées correspondantes (21, 22) en présence d'une quantité d'injection (M₁, M₂) mesurée déterminée.

2. Unité de pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée (21) contre laquelle la surface homologue (23) bute en dehors de sa plage de réglage dynamique, est la butée (21) correspondant à la plus petite quantité d'injection mesurée.

3. Unité de pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que les butées (21, 22) sont prévues sur des positions fixes, et les surfaces homologues (23, 24) sont prévues sur la crémaillère de réglage (6).

4. Unité de pompe d'injection selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que les quantités d'injection mesurées déterminées (M₁, M₂) sont la quantité d'injection de ralenti (M₁) et la quantité d'injection maximale (M₂).

5. Unité de pompe d'injection selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que les quantités d'injection mesurées (M₁, M₂) sont les quantités d'injection en deux points de charge partielle éloignés l'un de l'autre.

6. Unité de pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que les valeurs caractéristiques sont dérivées d'un champ caractéristique (33) ou d'une courbe caractéristique (40) théorique.

7. Unité de pompe d'injection selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle fait partie d'un injecteur-pompe, et en ce que chaque unité de pompe d'injection est équipée de sa propre crémaillère de réglage (6).

8. Procédé pour le réglage d'une unité de pompe d'injection selon l'une au moins des revendications 1 à 7, dans lequel :

a) sur le banc d'essai, on règle les butées (21, 22) de manière qu'à des quantités d'injection mesurées déterminées (M₁, M₂), elles se trouvent à des distances déterminées (k₁, k₂) de leurs surfaces homologues (23, 24),

b) ensuite, on amène les deux butées (21, 22) en contact direct et les signaux (β₀, β₃) des capteurs qui correspondent aux positions de la crémaillère de réglage (6), dans lesquelles les butées (21, 22) et les surfaces homologues correspondantes (23, 24) se contactent, sont mémorisées dans l'unité de commande (2), et

c) ensuite, au moyen de l'unité de commande (2), on calcule, sur la base des distances d'écartement (k₁, k₂) et des signaux (β₀, β₃) des capteurs, les signaux de capteurs (β₁, β₂) qui correspondent aux quantités d'injection déterminées (M₁, M₂), signaux à partir desquels, ensuite, pendant le fonctionnement, on détermine par interpolation la position (β_cons) de la crémaillère de réglage (6) qui correspond à la quantité d'injection de consigne (M_cons).

9. Procédé pour la correction du réglage d'une unité de pompe d'injection réglée lors du montage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'avant le démarrage d'un moteur équipé de l'unité de pompe d'injection ou des unités de pompe d'injection, on amène les deux butées (21, 22) en contact direct et on mémorise les signaux de capteurs (β₀', β₃') des positions de la crémaillère de réglage (6) auxquelles les surfaces homologues (23, 24) et les butées correspondantes (21, 22) se contactent et, au moyen de l'unité de commande (2), les signaux de sortie du capteur de position (β₁', β₂') qui correspondent aux quantités d'injection déterminées (M₁, M₂) sont corrigés sur la base des distances d'écartement fixes (k₁, k₂) et des nouveaux signaux de position (β₀', β₃').

Zeichnung