DE19525234A1 - Luft-/Kraftstoffgemischregler für den Motor - Google Patents
Luft-/Kraftstoffgemischregler für den MotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luft-/Kraftstoffgemischregler für einen
Verbrennungsmotor, welcher das Verbrennen eines mageren Kraftstoffgemisches
unter spezifischen Motorbetriebsbedingungen bewirkt.
Zur Erzielung verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit bzw. Kraftstoffleistung bei
Verbrennungsmotoren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein geschichtetes
Kraftstoffgemisch in einem Brennraum zu erzeugen und/oder die Zerstäubung und
Verdampfung des Kraftstoffes durch Einstellung der Kraftstoffeinspritzakt
einstellung zu beschleunigen, um in einem spezifischen Bereich von
Motorbetriebsbedingungen einerseits verbesserte Brennbarkeit eines
Kraftstoffgemisches und andererseits die Verbrennung eines Kraftstoffgemisches, das
magerer als ein "stoichiometrisches" Luft-/Kraftstoffgemisch ist (ein technischer
Begriff für ein ideal brennbares Luft-/Kraftstoffgemisch), zu erreichen. Ferner wurden
in den letzten Jahren verschiedene Luft-/Kraftstoffgemischregler mit geschlossenem
Kreislauf bzw. Feedback zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts der Abgase und zur
ständigen Überwachung der Abgase vorgeschlagen, um die Genauigkeit einer
Kraftstoffgemischeinstellung auf der Grundlage einer Abweichung von einem Soll-
Luft-/Kraftstoffgemisch gemäß eines spezifischen Motorbetriebszustandes zu
überprüfen, welche das Verbrennen eines Kraftstoffmagergemisches verbieten und ein
Kraftstoffgemisch bei einem stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisch verbrennen,
wenn ein Luft-/Kraftstoffgemischfühler, z. B. ein Sauerstoff-(O₂)-Fühler zum
Nachweis des Sauerstoffgehalts der Abgase, diese Abweichung angibt. Ein solcher
Feedback-Luft-/Kraftstoffgemischregler verhindert eine Erschwerung der
Motorleistung und eine Verschlechterung der Abgasreinigung.
Bei Magermixmotoren dieser Art wird beim Fortführen der Magerverbrennung trotz
des Auftretens von Problemen bei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines
geschichteten Kraftstoffgemisches in einem Brennraum und/oder einer Vorrichtung
zur Einstellung des Kraftstoffeinspritzungstakts der Motor ununterbrochen mit einem
bei mageren Luft-/Kraftstoffgemischen verbrannten Kraftstoffgemisch ohne Erhöhung
der Brennbarkeit betrieben, was stets unerwünscht ist und zu ungewolltem Verbrennen
führen kann. Wird z. B. ein Fühler zur Bestimmung der Zylinder verwendet, um die
Kraftstoffeinspritztakteinstellung für die Zylinder zur Erhöhung der Brennbarkeit
getrennt von einander einzustellen, machen Funktionsstörungen des Fühlers die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zu den entsprechenden Zeitpunkten getrennt zu
den jeweiligen Zylindern unmöglich. Hält ein Verbrennen bei mageren Luft-
/Kraftstoffgemischen unter solchen Bedingungen an, verursacht der Motor ein
ungewolltes Verbrennen und kann nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein Luft/Kraftstoffgemischregler
für einen Magermixmotor vorgesehen wird, welcher eine
ordnungsgemäße Funktion des Motors selbst bei auftretenden Störungen bzw.
Fehlfunktionen einer Vorrichtung zur Erzeugung eines geschichteten
Kraftstoffgemisches in einem Brennraum und/oder einer Vorrichtung zur Einstellung
der Kraftstoffeinspritzakte, erlaubt.
Die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein mit einer
Schichtvorrichtung zur Erzeugung eines geschichteten Kraftstoffgemisches in einem
Brennraum jedes Zylinders ausgestatteter Luft-/Kraftstoffgemischregler für einen
Verbrennungsmotor vorgestellt wird, der eine Vielzahl von Ansaugkanälen pro
Zylinder besitzt, und mit einer Luft-/Kraftstoffgemischreglervorrichtung zur
Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix während des
Betriebs der Schichtvorrichtung ausgestattet ist. Der Regler umfaßt eine
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung zum Erkennen einer auftretenden
Funktionsstörung der Schichtvorrichtung und/oder der Betriebssteuerungsvorrichtung,
mit welcher die Schichtvorrichtung während des Betriebs gesteuert wird, und eine
Steuerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung der Luft-/Kraftstoffgemisch-
Reglervorrichtung zur Unterbrechung der Veränderung eines Luft-
/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix und z. B. zur Hervorbringung eines
stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisches.
Im einzelnen umfaßt die Schichtvorrichtung einen Zylindererkennungsfühler zum
Erkennen eines spezifischen Zylinders, wobei eine auftretende Funktionsstörung des
Zylinders durch die Funktionsstörungserkennungsvorrichtung erkannt werden kann,
und eine Zeiteinstellungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Takte der
Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder in einem Ansaughub. Bei einem Motortyp,
der eine Kurbelwelle besitzt, die vier Takte pro Umdrehung bewirkt, kann die
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung einen Geschwindigkeitsfühler zur
Erzeugung einer Vielzahl von Rotationswinkelsignalen bei jeder zweiten Umdrehung
der Kurbelwelle besitzen, wobei das Auftreten einer Funktionsstörung des
Zylindererkennungsfühlers durch die unterschiedlich Anzahl an
Rotationswinkelsignalen und den alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle von dem
Zylindererkennungsfühler ausgegebenen Rotationssignalen erkannt wird. Die
Schichtvorrichtung umfaßt eine Wirbelsteuerungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine
an einer Vielzahl von Ansaugkanälen pro Zylinder angeordnete Drosselklappe zur
Steuerung eines Ansaugluftflusses zur Steuerung der Erzeugung eines Wirbels im
Brennraum. In diesem Fall sind in Verbindung mit der Drosselklappe ein elektrisch
betriebener Auslöser zur Positionierung der Drosselklappe gemäß den
Positionierungssignalen und ein Stellungsfühler zur Erzeugung von Stellungssignalen
gemäß den Stellungen der Drosselklappe vorgesehen. Eine auftretende
Funktionsstörung des Stellungsfühlers wird durch die
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung anhand eines Widerspruchs zwischen dem
Positionierungssignal und dem Stellungssignal erkannt.
Bei dem erfindungsgemäßen Luft-/Kraftstoffgemischregler wird bei einer auftretenden
Funktionsstörung der Schichtvorrichtung oder des zugehörigen Fühlers eine
Veränderung des Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix unterdrückt und
auf ein stoichiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch hin verändert, und es wird
verhindert, daß eine Magerverbrennung trotz mangelnder Erzeugung eines
geschichteten Kraftstoffgemisches im Brennraum fortgesetzt wird. Die
Kraftstoffeinspritzung erfolgt zeitgerecht in einem Ansaughub des für die
Kraftstoffeinspritzung vorgesehenen Zylinders, die Schichtung eines
Kraftstoffgemisches wird wirkungsvoll erzeugt. Wird eine
Wirbelsteuerungsvorrichtung wie zum Beispiel eine Drosselklappe zur Steuerung
eines Ansaugluftflusses im Ansaugkanal als Schichtungsvorrichtung verwendet, wird
selbst bei einer auftretenden Funktionsstörung der Wirbelsteuerungsvorrichtung bzw.
des dazugehörigen Fühlers die Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches in
Richtung Magermix hin unterdrückt und auf ein stoichiometrisches Luft-
/Kraftstoffgemisch hin geändert, wird eine fortgesetzte Magerverbrennung trotz
mangelnder Erzeugung eines geschichteten Brennstoffgemisches im Brennraum
verhindert.
Ferner wird bei einer auftretenden Funktionsstörung eines Fühlers, der bei der
Steuerung einer Kraftstoffeinspritzakteinstellung zum Ermöglichen einer
Magerverbrennung mitwirkt, der Luft-/Kraftstoffgemischregler zur Unterbrechung der
Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix und zur
Erzeugung eines stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisches unterdrückt, wodurch
eine fortgesetzte Magerverbrennung trotz mangelnder Erzeugung eines geschichteten
Kraftstoffgemisches im Brennraum sowie ein unvorhergesehenes Brennen des Motors
verhindert wird.
Die obigen und sonstigen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden gut verständlich durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten
Ausbildung der Erfindung und in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in
denen gleichbleibende Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher
Elemente bzw. Funktionen verwendet wurden; hierbei ist:
Abb. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einem
Luft-/Kraftstoffgemischregler gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden
Erfindung;
Abb. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Zylinders;
Abb. 3 ein Funktionsblockschaltbild eines Motorreglers;
Abb. 4 ein Flußdiagramm, welches ein Ablaufprogramm zur Bestimmung der
erforderlichen Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder geleitet werden soll,
verdeutlicht;
Abb. 5 ein Laufzeitdiagramm, welches die Bestimmung der Kraftstoffmenge bei
einer sequentiellen Kraftstoffeinspritzung verdeutlicht;
Abb. 6 ein Flußdiagramm, welches ein Ablaufprogramm zur Erkennung einer
auftretenden Funktionsstörung eines Kraftstoffeinspritzreglerelements und einer
Steuerung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkteinstellung verdeutlicht;
Abb. 7 ein Laufzeitdiagramm, welches eine Beziehung zwischen den für die
Bestimmung der erforderlichen Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder geleitet werden
soll, erforderlichen Signalen verdeutlicht;
Abb. 8 ein Flußdiagramm, welches ein allgemeines Ablaufprogramm zur
Steuerung des Motorreglers verdeutlicht;
Abb. 9 ein Funktionsblockdiagramm eines Motorreglers zur Durchführung der
Steuerung eines Luft-/Kraftstoffgemisches gemäß einer anderen bevorzugten
Ausbildung der vorliegenden Erfindung und
Abb. 10 ein Flußdiagramm, welches ein allgemeines Ablaufprogramm zur
Steuerung des Motorreglers wie in Abb. 9 dargestellt verdeutlicht.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen im Detail und insbesondere auf die Abb.
1 und 2 besitzt ein Verbrennungsmotor 1, der wiederum mittels eines Luft-
/Kraftstoffgemischreglers gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden
Erfindung gesteuert wird, einen Zylinderblock 1A, in dem eine Vielzahl von Zylindern
2 (wovon nur einer dargestellt wird) vorgesehen sind. Ein zum Teil dargestellter
Zylinderkopf 1B ist auf dem Zylinderblock 1A angebracht. Ein Brennraum 2a wird im
Zylinder 2 durch den Boden von Kolben 3, eine niedrigere Wand des Zylinderkopfes
1B und die Zylinderbohrung 1a gebildet. Jeder Zylinder 2 ist mit zwei Ansaugkanälen
4A und 4B und zwei Auslaßkanälen 5A und 5B versehen, die in einen Brennraum 2a
führen und zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweils durch die Einlaßventile 6 und die
Auslaßventile 7 geöffnet und geschlossen werden. Der Zylinderkopf 1B ist mit einer
Zündkerze 8, deren Elektroden in den Brennraum 2A hineinragen, versehen.
Die Ansaugluft wird in jeden Zylinder 2 durch einzelne Ansaugrohre 9A und 9B, die
mit einem Kraftstoffeinspritzventil 13 versehen sind, jeweils über die Ansaugkanäle
4A und 4B eingeleitet. Die einzelnen Ansaugrohre 9A stehen in Verbindung mit einem
Hauptansaugrohr 9D durch einen Serge-Behälter 9C. Eines der einzelnen Ansaugrohre
9A und 9B, wie z. B. das einzelne Ansaugrohr 9A, welches in dem
Ausführungsbeispiel als Primäreinzelansaugrohr bezeichnet wird, ist mit einem
Kraftstoffeinspritzventil 13 versehen, und das andere, d. h. das einzelne Ansaugrohr
9B, welches als Sekundäreinzelansaugrohr bezeichnet wird, ist mit einer
Drosselklappe 32 versehen, welches dient als Wirbelsteuerungsvorrichtung zum
Öffnen und Schließen des Sekundäreinzelansaugrohres 9B zur Erzeugung und
Steuerung eines Kraftstoffgemisch-Wirbelflusses im Brennraum 2a dient. In
Verbindung mit der Wirbelsteuerungsdrosselklappe 32 ist ein Stellungsfühler 36 zur
Feststellung der Stellungen der Wirbelsteuerungsdrosselklappe 32 vorgesehen. Das
Hauptansaugrohr 9D ist vom oberen Ende aus gesehen mit einem Luftflußfühler 11
und einer Drosselklappe 12 versehen. Wird die Drosselklappe 32 durch einen Auslöser
zur Schließung des Sekundäreinzelansaugrohrs 9B ausgelöst, wird Ansaugluft nur
durch das Primäreinzelansaugrohr 9A eingeleitet, um zum einen eine Verwirbelung
eines Kraftstoffgemischflusses im Brennraum 2a zu beschleunigen und zum anderen
den in einem Ansaughub durch das Kraftstoffeinspritzventil 13 eingeleiteten Kraftstoff
zu schichten, wodurch ein mageres Verbrennen des Kraftstoffgemisches erreicht wird,
mit anderen Worten also ein Verbrennen des Kraftstoffgemisches bei Luft-
/Kraftstoffgemischen, die magerer sind als das stoichiometrische Luft-
/Kraftstoffgemisch. Verschiedene Arten von Ansaugsystemen sind dem Fachmann
wohlbekannt, und das Ansaugsystem der Ausführung kann jede bekannte Gestalt
besitzen.
Abgase werden vom Zylinder 2 durch zwei einzelne Abgasrohre 10A und 10B jeweils
über die Auslaßkanäle 5A und 5B ausgestoßen. Diese einzelnen Abgasrohre 10A und
10B sind zu einem Hauptabgasrohr 10C zusammengefügt, welches vom oberen Ende
aus gesehen mit einem linearen Sauerstoff-(O₂)-Fühler 14 versehen ist, welcher als ein
Luft-/Kraftstoffgemischfühler fungiert, sowie einem Katalysator 15, welcher
ausgezeichnet geeignet ist, Stickstoffoxide (NOx) in den Abgasen für Luft-
/Kraftstoffgemische, die magerer als das stoichiometrische Luft-/Kraftstoffgemisch
sind, zu beseitigen. Der lineare Sauerstoff-(O₂)-Fühler 14 bestimmt den
Sauerstoffgehalt der Abgase, der einem Luft-/Kraftstoffgemisch entspricht, und gibt
ein Ausgangssignal ab, das annähernd linear veränderlich ist.
Zum Erzielen einer korrekten Zündzeiteinstellung empfängt Zylinder 2 einen
Zündfunken an den Zündkerzenelektroden der Zündkerze 8, wenn Kolben 3 sich dem
oberen Ende des Verbrennungshubs nähert (wenige Grad vor dem oberen Totpunkt).
Dies wird durch die entsprechende Verbindung der Welle des Verteilers 16 mit einer
Kurbelwelle ermöglicht (nicht dargestellt). Die von einer Zündspule 17 abfließende
Hochspannung wird zu durch den Verteiler 16 vorgegebenen korrekten Zeiten zur
Zündkerze 8 geleitet. Der Verteiler 16 ist mit einem Kurbelwinkelfühler 18, einem
Motordrehzahlfühler 19 und einem Zylinderfühler 30 versehen. Der
Kurbelwinkelfühler 18 gibt bei regulären Umdrehungswinkeln der Kurbelwelle
Signale ab. Im einzelnen hat der Kurbelwinkelfühler 18 die Funktion eines Schalters,
der sich bei einem vorher festgelegten Kurbelwinkelgrad vor dem oberen Totpunkt
eines Ansaughubs einschaltet, ein Impulssignal abgibt und sich in der Nähe des oberen
Totpunkts des Ansaughubs abschaltet. In diesem Fall weist, wie in Abb. 7 dargestellt,
der Motor 1, beispielsweise ein Vierzylindermotor, eine Anordnung von Zylindern
auf, die den oberen Totpunkt ihrer Ansaughube in der Reihenfolge 1., 3., 4. und 2.
erreichen. Der Zylinderfühler 30 schaltet sich annähernd zeitgleich mit dem
Einschalten des Kurbelwinkelfühlers 18 am oberen Totpunkt eines Ansaughubs des 1.
Zylinders ein und schaltet sich annähernd zeitgleich mit dem Abschalten des
Kurbelwinkelfühlers 18 nach dem oberen Totpunkt eines Ansaughubes des 3.
Zylinders ab.
Abb. 3 zeigt in Übersicht eine Motorreglervorrichtung 20, die hauptsächlich
einen Mikrocomputer umfaßt, welcher Signale von den Fühlern 11, 14, 18, 19 und 30
empfängt und ein Impulssignal für die Impulsauslösung der Kraftstoffeinspritzventile
13 gibt. Die Impulsauslösung der Einspritzdüse bedeutet die Aktivierung eines
Solenoids, wodurch die Einspritzdüse ausgelöst wird. Die Impulsbreite ist ein Maß
dafür, wie lange die Einspritzdüse offen gehalten wird - je größer die Impulsbreite,
desto länger die Öffnungszeit. Die von einer gegebenen Einspritzdüse eingeleitete
Kraftstoffmenge hängt von der Impulsbreite ab. Das Kraftstoffeinspritzventil 13 wird
rechtzeitig zu einem korrekten Impulszeitpunkt ausgelöst.
Spezifischer beschrieben umfaßt die Motorreglervorrichtung 20 verschiedene
funktionale Blöcke 21-25. Die Motorreglervorrichtung 20 umfaßt die
Berechnungsvorrichtungen 21 und 22, die Beurteilungsvorrichtungen 23 und 25 sowie
eine Steuerungsvorrichtung 24. Die Berechnungsvorrichtung 21 führt eine Berechnung
einer notwendigen Kraftstoffeinspritzmenge zur Erzielung eines für bestimmte
Bedingungen geeigneten Luft-/Kraftstoffgemisches durch, wie z. B. die vom
Luftflußfühler 11 festgestellte Ansaugluftmenge und die vom Motordrehzahlfühler 19
festgestellte Motordrehzahl. In diesem Fall wird nur im Leerlaufbereich der
Motorbetriebsbedingungen, wie z. B. Motortemperaturen, Motordrehzahlen und
Motorlasten jeweils unterhalb der festgelegten Werte, die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, damit Luft-/Kraftstoffgemische, die magerer als
ein stoichiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch sind, erzielt werden. Im einzelnen
berechnet die Berechnungsvorrichtung 21 eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge auf
der Grundlage der Ansaugluftmenge und der Motordrehzahl, und eine Rückmeldung
steuert die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge aufgrund des Ergebnisses eines Vergleichs
mit einem Soll-Luft-/Kraftstoffgemisch, das gemäß Motorbetriebsbedingungen bei
einem von einem linearen Sauerstoffühler 14 festgestellten effektiven Luft-
/Kraftstoffgemisch erzielt wurde, um somit die benötigte Kraftstoffeinspritzung zu
bestimmen. Die Berechnungsvorrichtung 22 führt eine Berechnung einer verfügbaren
Menge der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung, wie zu einem späteren Zeitpunkt
beschrieben, durch. Diese Berechnungen durch die Berechnungsvorrichtungen 21 und
22 werden zu einem Zeitpunkt der Berechnung einer voreilenden
Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt. Eine Feststellung darüber, ob die benötigte
Kraftstoffeinspritzung oder die benötigte nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge größer
ist, wird von der Beurteilungsvorrichtung 23 gemacht.
Die Beurteilungsvorrichtung 25 überwacht die Signale vom Kurbelwinkelfühler 18
und vom Zylinderfühler 30 und stellt Funktionsstörungen dieser Fühler 18 und 30 auf
eine später im einzelnen beschriebene Art und Weise fest.
Die Steuerungseinrichtung 24 führt die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung auf zwei
Arten gemäß den Betriebszuständen der Fühler 18 und 30 wie folgt durch:
- (1) Stellt die Beurteilungsvorrichtung 25 keine Funktionsstörungen der Fühler 18 und 30 fest, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 24 die Takte und Mengen der vor- und nacheilenden Kraftstoffeinspritzungen. Liegt insbesondere die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge unterhalb der verfügbaren nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge, wird nur die nacheilende Kraftstoffeinspritzung zu den festgelegten Zeitpunkten durchgeführt, und liegt die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge oberhalb der verfügbaren nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge, werden sowohl die vorauseilende als auch die nacheilende Kraftstoffeinspritzung zu den jeweils festgelegten Zeitpunkten durchgeführt. Demgemäß wird die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge entweder durch eine einzelne Kraftstoffeinspritzung oder andernfalls durch zweimalige Kraftstoffeinspritzung erreicht, so daß Luft-/Kraftstoffgemische, die magerer als das stoichiometrische Luft- /Kraftstoffgemisch sind, erzielt werden: Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung für ein spezifisches Kraftstoffeinspritzventil 13 wird so bestimmt, daß er innerhalb eines Ansaughubs eines zum spezifischen Kraftstoffeinspritzventil 13 gehörigen Zylinders liegt.
- (2) Stellt die Beurteilungsvorrichtung 25 Fehlfunktionen eines oder beider Fühler 18 und 30 fest, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 24 eine Kraftstoffeinspritzmenge, so daß stets das stoichiometrische Luft-/Kraftstoffgemisch erfüllt wird. Der Kraftstoff wird nicht getrennt zu den Zylindern geleitet, sondern auf einmal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
Der Betrieb des Luft-/Kraftstoffreglers, der in den Abb. 1-3 dargestellt wird,
wird am leichtesten durch Betrachten der Abb. 4, 6 und 8, die Flußdiagramme
sind, welche die verschiedenen Ablaufprogramme für den Mikrocomputer der
Motorreglervorrichtung 20 verdeutlichen, verständlich. Die Programmierung von
Computern gehört zum Stand der Technik. Die folgende Beschreibung wurde
geschrieben, um einem Programmierer mit gewöhnlicher Fachkenntnis die Erstellung
eines geeigneten Programms für den Mikrocomputer zu ermöglichen. Die einzelnen
Details eines jeden solchen Programms hängen natürlich von der Architektur des
jeweils gewählten Computers ab.
Abb. 4 ist ein Flußdiagramm des Ablaufprogramms zur Bestimmung der
Kraftstoffeinspritzmenge. Zu beachten ist, daß die Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile
aufgeteilt ist, nämlich voreilende und nacheilende Kraftstoffeinspritzung. In der
folgenden Beschreibung werden verschiedene Kraftstoffeinspritzmengen nachfolgend
als Zeiten angegeben, zu denen das Kraftstoffeinspritzventil offen gehalten wird, d. h.
die Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritzimpulses.
Der Ablauf beginnt und die Steuerung geht direkt auf Schritt S1 über, wo verschiedene
Signale gelesen werden. Bei Schritt S2 wird eine benötigte Kraftstoffmenge Ta, die
von einer gegebenen Einspritzdüse 13 eingeleitet werden soll, auf der Grundlage von
Motorbetriebsbedingungen, einschließlich zumindest der vom Luftflußfühler 11
festgestellten Ansaugluftmenge, berechnet. Es wird festgestellt, daß diese benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta magerer ist als das stoichiometrische Luft-
/Kraftstoffgemisch in einem Leerlaufbereich der Motorbetriebsbedingungen, bei denen
die Motorkühlbedingungen Tw, die Ladeleistungen Ce und die Motordrehzahlen Ne
jeweils unterhalb der zuvor spezifizierten Werte To, Co und No liegen, so daß eine
magere Verbrennung stattfinden kann. Anschließend wird eine verfügbare nacheilende
Kraftstoffeinspritzinenge Tap und eine benötigte voreilende Kraftstoffeinspritzmenge
Tal jeweils bei den Schritten S3 und S4 berechnet. Ausgehend von einem
Kurbelwinkel C1 zum Auslösen der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung, einem
größtmöglichen Kurbelwinkel C2 zur Beendigung der nacheilenden Kraftstoff
einspritzung, einem Zyklus des periodischen Signals Tsg, das bei jeder Drehung durch
180° der Kurbelwelle abgegeben wird, und einer unwirksamen Kraftstoffeinspritzzeit
Tv gemäß einer Anordnung, wird die verfügbare nacheilende Kraftstoffeinspritz
menge durch folgende Gleichung wiedergegeben:
Tap=Tsg·(C2-C1)/180-Tv.
Für die benötigte voreilende Kraftstoffeinspritzmenge Tal wird entweder die Differenz
bzw. die Abweichung (Ta-Tap) der benötigten Kraftstoffeinspritzmenge Ta von der
verfügbaren nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge Tap oder 0 (Null), je nachdem
welcher Wert größer ist, übernommen. Mit anderen Worten: ist die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta größer als die verfügbare nacheilende Kraftstoff
einspritzmenge Tap, wird die Differenz zwischen den beiden (Ta-Tap) als benötigte
voreilende Kraftstoffeinspritzmenge Tal eingesetzt. Liegt andererseits die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta unter der verfügbaren nacheilenden Kraftstoffeinspritz
menge Tap, wird die benötigte voreilende Kraftstoffeinspritzmenge Tal mit Null (0)
gleichgesetzt. Bei Schritt S5 wird dann eine Entscheidung getroffen, ob die benötigte
voreilende Kraftstoffeinspritzmenge Tal größer als Null (0) ist. Lautet die Antwort auf
die Frage "JA", wird bei Schritt S6 festgelegt, daß die Impulsbreite Til eines
voreilenden Einspritzimpulses die benötigte voreilende Kraftstoffeinspritzmenge Tal
plus die ineffektive Kraftstoffeinspritzzeit Tv ist. Lautet andererseits die Antwort auf
die Entscheidung "NEIN", wird dadurch angezeigt, daß die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta Null (0) ist, dann wird die Impulsbreite Til eines
voreilenden Einspritzimpulses bei Schritt S7 gleich Null (0) festgesetzt. Anschließend
erhält man bei Schritt S8 eine benötigte nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tat
durch Subtraktion der benötigten voreilenden Kraftstoffeinspritzmenge Tal von der
benötigten Kraftstoffeinspritzmenge Ta. Liegt demgemäß die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta unter der verfügbaren nacheilenden Kraftstoffeinspritz
menge Tap, mit anderen Worten, ist die Impulsbreite Til eines Einspritzimpulses Null
(0), wird die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Ta als die benötigte nacheilende
Kraftstoffeinspritzmenge Tat genommen. Ist andererseits die benötigte
Kraftstoffeinspritzmenge Ta größer als die verfügbare nacheilende Kraftstoffeinspritz
menge Tap, wird die verfügbare nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tap als die
benötigte nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tat genommen.
Bei Schritt S9 wird eine weitere Entscheidung getroffen, ob die benötigte nacheilende
Kraftstoffeinspritzmenge Tat unterhalb der verfügbaren nacheilenden
Kraftstoffeinspritzmenge Tap liegt. Lautet die Antwort auf diese Entscheidung "JA",
dann wird bei Schritt S10 festgelegt, daß die Impulsbreite Tit eines nacheilenden
Einspritzimpulses gleich der benötigten nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge Tat
plus der unwirksamen Kraftstoffeinspritzzeit Tv ist. Lautet andererseits die Antwort
auf diese Entscheidung "NEIN", wird dadurch angezeigt, daß die benötigte
nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tat größer als die verfügbare nacheilende
Kraftstoffeinspritzmenge Tap ist, so wird bei Schritt S11 festgelegt, daß die
Impulsbreite Tit eines nacheilenden Einspritzimpulses gleich der verfügbaren
nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge Tap plus der unwirksamen
Kraftstoffeinspritzzeit Tv ist. Nach der Bestimmung der Impulsbreite der nacheilenden
Kraftstoffeinspritzung Tit entweder bei Schritt S10 oder bei Schritt S11 wird wieder
zu den Ablaufen des letzten Schritts zurückgekehrt.
Der oben beschriebene Ablauf wird in einem Laufzeitdiagramm in Abb. 5
beschrieben. Eine Zeit t0, bei der eine voreilende Kraftstoffeinspritzung beginnt, wird
auf einen geeigneten Punkt vor einem Ansaughub gesetzt. Eine Zeit t1 oder ein
Kurbelwinkel C1, bei dem die nacheilende Kraftstoffeinspritzung beginnt, wird auf
einen Punkt gesetzt, der für das Auslösen einer Verbrennung eines geschichteten
Kraftstoffgemisches wünschenswert ist, beispielsweise an den oberen Totpunkt eines
Ansaughubs. Bei der Zeit t2 oder einem Kurbelwinkel C2 ist die letzte zulässige Zeit
bzw. der größte zulässige Kurbelwinkel für die nacheilende Kraftstoffeinspritzung
gegeben, und endet die nacheilende Kraftstoffeinspritzung nach der Zeit t2, kommt es
zu manchen Schwierigkeiten bei der Kraftstoffeinspritzung im Brennraum 2a.
Im Ablaufprogramm wird zum Zeitpunkt des Beginns oder unmittelbar vor dem
Beginn der voreilenden Kraftstoffeinspritzung zur Zeit t0 ein Vergleich zwischen der
benötigten Kraftstoffeinspritzmenge Ta und der verfügbaren nacheilenden
Kraftstoffeinspritzmenge Tap gemacht. In einem Bereich niedriger Motorlasten, in
dem die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Ta unter der verfügbaren nacheilenden
Kraftstoffeinspritzmenge Tap liegt, und in einem Bereich mäßiger Motorlasten, in dem
die benötigte Kraftstoffeinspritzung Ta im wesentlichen gleich der verfügbaren
nacheilenden Kraftstoffeinspritzmenge Tap ist, ist die benötigte voreilende
Kraftstoffeinspritzmenge Tal Null (0), d. h. die Impulsbreite eines voreilenden
Kraftstoffeinspritzimpulses wird gleich Null (0) gesetzt und die Impulsbreite Tit eines
nacheilenden Kraftstoffeinspritzimpulses ist gleich der Summe der benötigten
Kraftstoffeinspritzmenge Ta und der ineffektiven Kraftstoffeinspritzzeit Tv, so daß die
benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Ta durch die nacheilende Kraftstoffeinspritzung
allein abgedeckt wird. Dementsprechend findet in den niedrigen und mäßigen
Motorlastbereichen stets nur eine nacheilende Kraftstoffeinspritzung statt. Dies
erzeugt eine Abschwächung der Kraftstoffzerstäubung und verbessert die
Kraftstoffschichtung. Die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Ta wird in diesen
Bereichen zusammen so bestimmt, daß ein Luft-/Kraftstoffgemisch in Richtung
Magermix verschoben wird, wodurch ein mageres Verbrennen eines geschichteten
Kraftstoffgemisches erzielt und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit bzw. die
Kraftstoffleistung verbessert wird. In einem Bereich hoher Motorlasten, in dem die
benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Ta andererseits größer als die verfügbare
nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tap ist, macht die voreilende
Kraftstoffeinspritzmenge Ta nur einen Teil der benötigten Kraftstoffeinspritzmenge
Ta aus, welche die verfügbare nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge Tap übersteigt.
Demgemäß ist es selbst im Bereich hoher Motorlasten, wo getrennte
Kraftstoffeinspritzung stattfindet, nicht erforderlich, eine Berechnung der Anteile der
benötigten Kraftstoffeinspritzmenge, die voreilende und nacheilende
Kraftstoffeinspritzung ausmachen, durchzuführen, was immer kompliziert ist, so daß
die Steuerung des Luft-/Kraftstoffgemisches vereinfacht wird.
Abb. 6 ist ein Flußdiagramm des Ablaufprogrammes der Zylinderfühler-
Fehlfunktionserkennung und Kraftstoffeinspritztaktbeobachtung. Im Ablaufprogramm
werden eine Zylindererkennungsmarke Fxg, die entweder oben oder auf den Status "1"
gesetzt ist, wenn der Zylinder ständig erkannt wird, und eine Zylinderfühler-
Fehlfunktionserkennungsmarke Fxs, die oben oder auf den Status "1" gesetzt ist, wenn
Fehlfunktionen des Zylinderfühlers 30 festgestellt werden, verwendet. Wie oben
bereits beschrieben gibt der Kurbelwinkelfühler 18 bei regulären Rotationswinkeln der
Kurbelwelle Kurbelwinkelsignale mit Wert "1" ab, und der Zylinderfühler 30 gibt bei
Stand "1" ein Signal ab, wenn er sich zum etwa gleichen Zeitpunkt einschaltet, zu dem
sich der Kurbelwinkelfühler 18 am oberen Totpunkt eines Ansaughubs des 1.
Zylinders einschaltet, und löscht das Signal, wenn er sich zum etwa gleichen
Zeitpunkt abschaltet, zu dem sich der Kurbelwinkelführer 18 nach dem oberen
Totpunkt eines Ansaughubs des 3. Zylinders abschaltet.
Der Ablauf beginnt und die Steuerung geht direkt auf Schritt S101 über, wo die
Initialisierung stattfindet. In initialisiertem Zustand werden ein Timer und Zähler
zurückgesetzt und die Marken sind unten oder auf den Stand "0" zurückgesetzt. Bei
Schritt S102 wird eine Entscheidung getroffen, ob es eine Zustandsänderung des
Signals vom Zylinderfühler 30 von Stand "0" auf Stand "1" gibt. Lautet die Antwort
auf die Entscheidung "JA", wird dadurch angezeigt, daß der 1. Zylinder erkannt
wurde, dann ändern ein Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungszähler und eine
Kraftstoffeinspritztaktbeobachtungszähler ihre Zählstände Cc und Cg um ein
Inkrement von jeweils 1 (eins) und der Motorabwürgerkennungstimer setzt seinen
Zählstand Tc auf Null (0) zurück. Anschließend wird bei Schritt S104 eine
Entscheidung getroffen, ob es eine Änderung des Stands des Signals Sgc vom
Zylinderfühler 30 vom Stand "0" im vorherigen Ablauf (i-l) auf den Stand "1" im
vorliegenden Ablauf (i) gegeben hat. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "JA",
wird dadurch angezeigt, daß der Zylinderfühler 30 den 1. Zylinder erkennt, dann
ändern der Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungszähler und der
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Beobachtungszähler ihre Zählstände Cc und Cg jeweils
auf Null (0) und drei (3) und gleichzeitig wird die Zylindererkennungsmarke Fxg bei
Schritt S105 auf den Stand "1" gesetzt. Lautet andererseits die Antwort auf die
Entscheidung "NEIN", dann wird bei Schritt S106 eine weitere Entscheidung
getroffen, ob es im Stand des Signals Sgc vom Zylinderfühler 30 eine Änderung vom
Stand "1" im vorherigen Ablauf (i-1) auf den Stand "0" im vorliegenden Ablauf (i)
gegeben hat. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "JA", wird dadurch angezeigt,
daß der Zylinderfühler 30 den dritten Zylinder erkennt, dann ändern der Zylinder-
Fehlfunktionserkennungszähler und der Kraftstoffeinspritztakt-Beobachtungszähler
ihre Zählstände Cc und Cg jeweils auf Null (0) und sieben (7) und gleichzeitig wird
die Zylindererkennungsmarke Fxg bei Schritt S107 auf den Stand "1" gesetzt. Wie aus
den bei Schritt S104 und 5106 getroffenen Entscheidungen hervorgeht, setzt der
Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungszähler seinen Zählstand Cc jedesmal auf Null
(0), wenn der Zylinderfühler 30 seinen Signalstand von "1" auf "0" oder umgekehrt
ändert.
Nach Änderung des Stands von Zählern und Marke entweder bei Schritt S105 oder
S107 oder wenn die Antwort auf die bei Schritt S107 getroffene Entscheidung "NEIN"
lautet, wird bei Schritt S108 eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob der
Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungszähler einen Zählstand Cc von drei (3) hat
Die Tatsache, daß der Zylinderfühler 30 seinen Signalstand nicht ändert, obwohl mehr
als drei Kurbelwinkelsignale gegeben wurden, läßt schließen, daß der Zylinderfühler
30 defekt ist. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "JA" oder lautet die Antwort
auf die Entscheidung nach Setzen der Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungsmarke
Fxs bei Schritt S109 "NEIN", wird das Ablaufprogramm von der Entscheidung
bezüglich einer Änderung des Stands eines Zylinderfühlersignals bei Schritt S102
wiederholt.
Lautet andererseits die Antwort auf die Entscheidung bezüglich einer Änderung des
Stands eines Zylinderfühlersignals bei Schritt S102 "NEIN", wird bei Schritt S110 in
Abb. 6B eine weitere Entscheidung dahingehend getroffen, ob es eine Änderung
des Stands des Kurbelwinkelsignals vom Kurbelwinkelfühler 18 von Stand "1" auf
Stand "0" gegeben hat. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "JA", ändert der
Kraftstoffeinspritzeitpunkt-Beobachtungszähler seinen Zählstand Cg um ein Inkrement von
eins (1) und der Motorabwürg-Erkennungstimer setzt seinen Zählstand Tc bei Schritt
S111 auf Null (0) zurück. Anschließend wird bei Schritt S112 eine Entscheidung
dahingehend getroffen, ob der Kraftstoffeinspritzakt-Beobachtungszähler einen
Zählstand Cg von acht (8) gezählt hat. Diese Entscheidung wird für den
Kraftstoffeinspritzakt-Beobachtungszähler, um einen auf sieben (7) begrenzten
Zählstand zu wiederholen, getroffen. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "NEIN"
oder lautet, nachdem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Beobachtungszähler bei Schritt
S113 auf einen Zählstand Cg von Null (0) geändert wurde, die Antwort auf die
Entscheidung "JA", wird bei Schritt S114 eine weitere Entscheidung dahingehend
getroffen, ob die Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungsmarke Fxs und die
Zylindererkennungsmarke Fxg jeweils nach oben und unten gesetzt wurden. Lautet die
Antwort auf die Frage "JA", wird dadurch angezeigt, daß die Erkennung des Zylinders
ständig erfolgt und keine Fehlfunktionen des Zylinderfühlers 30 vorliegen, die
sequentielle Kraftstoffeinspritzsteuerung, bei der der Zeitpunkt der
Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder gesteuert wird, wird in Schritt S115
durchgeführt.
Wie in Abb. 7 dargestellt, zeigt in der sequentiellen Kraftstoffeinspritzsteuerung
der Kraftstoffeinspritztakt-Beobachtungszähler durch seinen Zählstand Cg einen
spezifischen Zylinder, der in einem Ansaughub ist, an. Es ist insbesondere klar
erkennbar, daß der 1., 2, 3. und 4. Zylinder in ihrem Ansaughub jeweils durch die
Zählstände Cg 2, 0, 4 und 6 angezeigt werden. In der Reihenfolge der Nummer des
Zählstandes Cg werden die Kraftstoffeinspritzventile 13 bezogen auf die jeweiligen
Zylinder gemäß den Impulsbreiten Til und Tit, die durch das Ablaufprogramm zur
Bestimmung des Kraftstoffeinspritzmenge in Abb. 4 gewonnen werden, betätigt.
Lautet die Antwort auf die Entscheidung bezüglich der Marken Fxs und Fxg "NEIN",
d. h. ist die Zylinderfühler-Fehlfunktionserkennungsmarke Fxs oben, was anzeigt, daß
der Zylinderfühler 20 defekt ist, oder ist die Zylindererkennungsmarke Fxg unten, was
anzeigt, daß sich der Zylinderfühler 30 in einem frühen Stadium unmittelbar nach
Betätigung befindet, wird bei Schritt S116 die Kraftstoffeinspritzung für alle Zylinder
gleichzeitig durchgeführt. In einem solchen Fall wird die magere Verbrennung
ungeachtet der Motorbetriebsbedingungen nicht durchgeführt und die Impulsbreite Ti
wird zur Erzielung des stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisches aus folgender
Gleichung berechnet.
Ti=Ta/4+Tv.
Nach Änderung des Zählstands Tc des Motorabwürg-Erkennungstimers um ein
Inkrement von 1 (eins) bei Schritt S117, wenn die Antwort auf die bei Schritt S110
getroffene Entscheidung bezüglich einer Änderung des Kurbelwinkelsignals von Stand
"1" auf Stand "0" "NEIN" lautet oder nach einer Kraftstoffeinspritzung bei Schritt
S115 oder Schritt S116, wird bei Schritt S118 eine weitere Entscheidung dahingehend
getroffen, ob der Motorabwürg-Erkennungstimer eine vorbestimmte kritische Zeit α
gezahlt hat. Lautet die Antwort auf die Entscheidung "NEIN", wird dadurch angezeigt,
daß es keine Änderung des Stands des Kurbelwinkelsignals über mehr als die kritische
Zeit α gegeben hat, was schließen läßt, daß ein Motorabwürgen aufgetreten ist, dann
wird bei Schritt S119 die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen. Lautet die Antwort auf
die bei Schritt S118 getroffene Entscheidung "JA" bzw. nach Unterbrechung der
Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S119, wird das Ablaufprogramm von der
Entscheidung bezüglich einer Änderung des Stands eines Zylinderfühlersignals bei
Schritt 102 wiederholt.
Bezüglich Abb. 8, die ein Flußdiagramm des allgemeinen Ablaufprogramms der
Steuerung für die Motorreglervorrichtung 20 darstellt, beginnt das allgemeine
Ablaufprogramm und es werden verschiedene Entscheidungen in Folge dahingehend
getroffen, ob keine Funktionsstörung des Zylinderfühlers 30 vorliegt, d. h. ob bei
Schritt S201 eine Änderung des Stands des Signals Sgc vom Zylinderfühler 30 gibt, ob
bei Schritt 203 die Temperatur der Motorkühlung Tw über der spezifizierten
Temperatur To liegt, ob bei Schritt S202 eine Entscheidung dahingehend getroffen
wird, ob die Ladeeffizienz Ce und die Motordrehzahl Ne bei Schritt S203 jeweils
unterhalb der spezifizierten Werte Co und No liegen und ob der Motor sich bei Schritt
S204 nicht im Leerlauf befindet. Lauten die Antworten auf all diese Entscheidungen
"JA", wird die sequentielle Kraftstoffeinspritzung bei Schritt 205 durchgeführt, damit
eine magere Verbrennung durchgeführt werden kann. Lautet jedoch die Antwort auf
eine der Entscheidungen "NEIN", wird die Verbrennung bei Schritt S206 bei einem
stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisch (welches durch ein übermäßiges
Luftgemisch λ = 1 wiedergegeben wird) durchgeführt.
Im Luft-/Kraftstoffgemischregler kann dies getan werden, um Funktionsstörungen
nicht des Zylinderfühlers 30, sondern der Wirbelsteuerungsdrosselklappe 32 zu
erkennen.
Abb. 9 und 10 zeigen einen Luft-/Kraftstoffgemischregler, der die magere
Verbrennung unterbricht bzw. aufhebt, sobald es zu Funktionsstörungen des
Stellungsfühlers 36 für die Wirbelsteuerungsdrosselklappe kommt, welche zur
Erzeugung und Steuerung eines geschichteten Kraftstoffgemisches im
Verbrennungsmotor 2a dient. Das allgemeine Ablaufprogramm der Steuerung in
Abb. 10 ähnelt dem in Abb. 8, mit der Ausnahme, daß bei Schritt S201A
die erste Entscheidung einfach auf Funktionsstörungen des Stellungsfühlers 36
geändert wird, d. h. ein Signal Scv wird vom Stellungsfühler 36 von
Funktionsstörungen des Zylinderfühlers 32 bei Schritt S201 abgegeben. Insgesamt
wird, wie aus Abb. 9 hervorgeht, für die Entscheidung der Funktionsstörungen
des Stellungsfühlers 36 keine Information bezüglich des Kurbelwinkelfühlers 18
benötigt.
In diesem Fall wird der Schluß, daß der Stellungsführer 36 defekt ist, aufgrund der
Tatsache gefällt, daß der Stellungsfühler 36 kein Stellungssignal gibt, welches die
Stellungen der Wirbelsteuerungsdrosselklappe 32 trotz der an den Auslöser 34
gegebenen Befehlssignale angibt.
Wie aus der Beschreibung hervorgeht, wird, wenn die im Brennraum 2a mittels der
sequentiellen Brennstoffeinspritzung zu erzeugende Schichtung eines
Kraftstoffgemisches aufgrund von Funktionsstörungen des Zylinderfühlers 30 oder des
Stellungsfühlers 36 erschwert wird, die magere Verbrennung stets unterbrochen, um
auf jeden Fall ein unvorhergesehenes Brennen des Motors zu verhindern.
Wenngleich der Luft-/Kraftstoffgemischregler der vorliegenden Erfindung bezüglich
der bevorzugten Ausbildungen beschrieben wurde, bei denen die
Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs jedes Zylinders mit der Absicht der
Erzeugung eines geschichteten Kraftstoffgemisches durchgeführt wird, kann es
dennoch in Verbrennungsmotoren durchgeführt werden, deren Kraftstoffeinspritzung
vor einem Ansaughub jedes Zylinders durchgeführt wird, um die Zerstäubung und die
Verdampfung des Kraftstoffes zu beschleunigen, wodurch eine magere Verbrennung
durchgeführt wird. In einem solchen Fall kann die magere Verbrennung bei einer
auftretenden Funktionsstörung des Zylinderfühlers 30, der zur Einstellung einer
Kraftstoffeinspritzzeit verwendet wird, unterbrochen werden. Ferner kann im Fall der
Unterbrechung der mageren Verbrennung die Verbrennung nicht immer bei einem
stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisch über den gesamten Bereich der
Motorbetriebsbedingungen erzwungen werden. Wahlweise kann das Luft-
/Kraftstoffgemisch magerer als das stoichiometrische Luft-/Kraftstoffgemisch sein,
falls keine unvorhergesehene Verbrennung auftritt.
Die Kraftstoffeinspritzgrundmenge darf nicht auf der Grundlage der Motortemperatur
und der Motorlasten berechnet werden, sondern muß so festgesetzt werden, daß eine
magere Verbrennung bei Fahren bei niedriger Geschwindigkeit stattfinden und eine
Verbrennung bei einem stoichiometrischem Luft-/Kraftstoffgemisch bei Fahren bei
hoher Geschwindigkeit veranlaßt werden kann.
Ferner muß vorausgesetzt werden, daß, wenngleich die vorliegende Erfindung
bezüglich ihrer bevorzugten Ausführungen beschrieben wurde, Fachleuten
verschiedene andere Ausführungen und Varianten einfallen können, welche innerhalb
des Geltungsbereichs und Gedankens der Erfindung sind, und die anderen
Ausführungen und Varianten sollen durch die folgenden Ansprüche abgedeckt
werden.
Claims (15)
1. Luft-/Kraftstoffgemischregler für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mit
einer Schichtungsvorrichtung zur Erzeugung eines geschichteten Kraftstoffgemisches
in einem Brennraum jedes Zylinders und mit einer Luft-
/Kraftstoffgemischreglervorrichtung zur Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches
in Richtung Magermix während des Betriebs der Schichtungsvorrichtung ausgestattet
ist, wobei der Luft-/Kraftstoffregler folgendes umfaßt:
Betriebssteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs der Schichtungsvorrichtung;
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung zur Erkennung einer auftretender Funktionsstörung von mindestens einer der Betriebssteuerungsvorrichtung und der Schichtungsvorrichtung und
Steuerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung einer Veränderung des Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix durch die Luft-/Kraftstoffgemisch- Steuerungsvorrichtung.
Betriebssteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs der Schichtungsvorrichtung;
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung zur Erkennung einer auftretender Funktionsstörung von mindestens einer der Betriebssteuerungsvorrichtung und der Schichtungsvorrichtung und
Steuerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung einer Veränderung des Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix durch die Luft-/Kraftstoffgemisch- Steuerungsvorrichtung.
2. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 1, bei dem die Schichtungsvorrichtung einen
Zylindererkennungsfühler zur Erkennung eines bestimmten Zylinders und eine
Zeitsteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Zeiten, zu denen Kraftstoff in jeden
Zylinder in einem Ansaughub geleitet wird, umfaßt.
3. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 2, bei dem die
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung eine auftretende Funktionsstörung des
Erkennungsführers erkennt.
4. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 3, bei dem der Motor zu der Art gehört, die
eine Kurbelwelle besitzt, die vier Takte pro Umdrehung bewirkt, und der
Zylindererkennungsfühler je ein Rotationssignal pro zwei Umdrehungen der
Kurbelwelle erzeugt.
5. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 4, bei dem die
Funktionsstörungserkennungsvorrichtung einen Geschwindigkeitsfühler zur
Erzeugung einer Vielzahl von Rotationswinkelsignalen bei jeder zweiten Umdrehung
der Kurbelwelle besitzt und eine auftretende Funktionsstörung des
Zylindererkennungsfühlers anhand einer zahlenmäßigen Differenz zwischen den
Rotationssignalen und den Rotationswinkelsignalen erkennt.
6. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 1, bei dem die Schichtvorrichtung eine
Wirbelsteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Erzeugung eines Wirbels in dem
Brennraum umfaßt.
7. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 6, bei dem der Motor zu der Art gehört, die
eine Vielzahl von Ansaugkanälen pro Zylinder besitzt, wobei die
Wirbelsteuerungsvorrichtung mit einem von diesen vorgesehen ist.
8. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 1, bei dem die Wirbelsteuerungsvorrichtung
ein Steuerungsventil umfaßt, welches einen Ansaugluftfluß in dem Brennraum durch
einen Ansaugkanal steuert.
9. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 8, bei dem die Wirbelsteuerungsvorrichtung
ferner einen elektrisch betriebenen Auslöser zur Positionierung des Steuerungsventils
gemäß Positionierungssignalen und einen Stellungsfühler zur Abgabe von
Stellungssignalen gemäß den Stellungen des Steuerungsventils umfaßt, und die
Fehlfunktions-Erkennungsvorrichtung eine auftretende Fehlfunktion des
Stellungsfühlers gemäß eines stellungsmäßigen Widerspruchs zwischen dem
Positionierungssignal und dem Stellungssignal erkennt.
10. Luft-/Kraftstoffregler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der ferner eine
Fühlervorrichtung zur Abgabe von Rotationssignalen pro jeder zweiten Umdrehung
der Motorkurbelwelle, welche vier Takte pro Umdrehung erzeugt, besitzt und den
spezifischen Zylinder erkennt, so daß der Betrieb der Zeitsteuerungsvorrichtung so
gesteuert werden kann, daß eine Veränderung auf eine gewünschte Zeit, zu der
Kraftstoff in den spezifischen Zylinder in einem Ansaughub während des Betriebs des
Luft-Kraftstoffreglers geleitet wird, ermöglicht wird, bei der die Fehlfunktions-
Erkennungsvorrichtung einen Geschwindigkeitsfühler zur Erzeugung einer Vielzahl
von Rotationswinkelsignalen bei jeder zweiten Umdrehung der Motorkurbelwelle
umfaßt und eine auftretende Funktionsstörung der Fühlervorrichtung gemäß einer
Differenz zwischen der Anzahl der Rotationssignale und der Rotationswinkelsignale
erkennt.
11. Luft-/Kraftstoffregler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die
Steuerungsunterdrückungsvorrichtung ein Luft-/Kraftstoffgemisch in Richtung
stoichiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch erzwingt.
12. Luft-/Kraftstoffregler für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mit einer
Luft-/Kraftstoffgemischsteuerungsvorrichtung zur Veränderung eines Luft-
/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix und einer Zeitsteuerungsvorrichtung zur
Einstellung einer gewünschten Zeit, zu der Kraftstoff in jeden Zylinder in einem
Ansaughub während des Betriebs der Luft-/Kraftstoffsteuerungsvorrichtung geleitet
wird, ausgestattet ist, wobei der Luft-/Kraftstoffgemischregler folgendes umfaßt:
einen Fühler zur Steuerung des Einstellbetriebs der Zeitsteuerungsvorrichtung;
eine Fehlfunktionserkennungsvorrichtung zur Erkennung von auftretenden Fehlfunktionen des Fühlers und
eine Steuerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung der Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix durch die Luft- /Kraftstoffgemischreglervorrichtung.
einen Fühler zur Steuerung des Einstellbetriebs der Zeitsteuerungsvorrichtung;
eine Fehlfunktionserkennungsvorrichtung zur Erkennung von auftretenden Fehlfunktionen des Fühlers und
eine Steuerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung der Veränderung eines Luft-/Kraftstoffgemisches in Richtung Magermix durch die Luft- /Kraftstoffgemischreglervorrichtung.
13. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 12, bei dem der Motor von der Art ist, die
eine Kurbelwelle, welche vier Takte pro Umdrehung erzeugt, besitzt, und der Fühler
alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle je ein Rotationssignal abgibt.
14. Luft-/Kraftstoffregler nach Anspruch 13, bei dem die
Fehlfunktionserkennungsvorrichtung einen Geschwindigkeitsfühler zur Erzeugung
einer Vielzahl von Rotationswinkelsignalen pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle
umfaßt und eine auftretende Fehlfunktion des Fühlers anhand einer zahlenmäßigen
Differenz zwischen den Rotationssignalen und den Rotationswinkelsignalen erkennt.
15. Luft-/Kraftstoffregler nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die
Steuerungsunterdrückungsvorrichtung ein Luft-/Kraftstoffgemisch in Richtung eines
stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisches erzwingt.
Applications Claiming Priority (2)
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