DE68921078T2

DE68921078T2 - Automatische anlassflüssigkeitseinspritzvorrichtung.

Info

Publication number: DE68921078T2
Application number: DE68921078T
Authority: DE
Inventors: Robert W Atkinson; John W Crayton; James I Portscheller; Daniel C Wood
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-23
Also published as: NO914982D0; DE68921078D1; NO300147B1; WO1990015920A1; US4928642A; EP0478544B1; EP0478544A4; EP0478544A1; NO914982L; RU2084671C1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum automatischen Einspritzen von Aniaßströmungsmittel in einen Durchlaß eines internen Verbrennungsmotors und insbesondere auf ein Einspritzsystem, das kontinuierlich Anlaßflüssigkeit oder -strömungsmittel einspritzt, und zwar während des Motorankurbelns und nachfolgend, nachdem der Motor startet, Injizieren von Anlaßströmungsmittel für eine berechnete Zeitperiode basierend auf einem oder mehreren Motorparametern.
Anlaßströmungsmittel, wie zum Beispiel Ether, wurden seit langem verwendet, um bei kaltem Wetter das Starten von Verbrennungsmotoren zu unterstützen. Typischerweise wird flüssiges Ether in einen Einlaßluftstrom, wie zum Beispiel eine Einlaßsamelleitung, injiziert, wo es beim Kontakt mit der kalten Luft verdampft. Die Luft/Etherladung wird dann mit Treibstoff während der Treibstoffinjektion oder Einspritzung in einer Motorverbrennungskammer zusammengebracht. Ether verringert die Temperatur, bei der die Mischung in der Verbrennungskammer zündet und verringert somit die Zündverzögerungsperiode. Motoren laufen normalerweise am besten, wenn die Verbrennung startet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt des Zylinders erreicht. Bei kalten Startbedingungen ohne Ether tritt die Zündung in dem Verbrennungszyklus spät auf oder die brennbare Mischung zündet überhaupt nicht. Eine späte Zündung kann einen raschen Anstieg des Zylinderdruckes bewirken und eine ernsthafte Motorbeschädigung zur Folge haben. Wenn einer oder mehrere Zylinder nicht zünden, tragen die verbleibenden Zylinder eine zusätzliche Last, was hohe Drücke in den lasttragenden Zylindern zur Folge hat. Motoren sind so aufgebaut, daß sie unterhalb eines maximalen oder spitzen Druckes arbeiten und das Übersteigen dieser Grenze kann einen vorzeitigen Motorausfall bewirken.
Typischerweise werden manuelle Systeme zur Einspritzung von Anlaßströmungsmittel verwendet. Genauer gesagt, benutzt ein Fahrzeugbediener einfach einen An-/Ausschalter zum Aktivieren der Anlaßströmungsmitteleinspritzung, wann immer dies gewünscht ist. Da sich diese manuellen Systeme auf die Aktivierung durch den Bediener verlassen, ist die Einspritzung sehr unverläßlich und ungleichmäßig oder unvorhersehbar. Zum Beispiel ist es möglich, daß eine übermäßige Menge an Anlaßströmungsmittel in eine MotorverbrennungskamIner eingespritzt wird vor dem Ankurbeln des Motors. Wenn dies auftritt, kann dies eine ernsthafte Motorbeschädigung zur Folge haben, wenn die verbrennbare Mischung in der Verbrennungskammer zündet.
Mehrere automatische Systeme wurden entwickelt, um besser die Anlaßströmungsmitteleinspritzung zu steuern. Ein solches System ist in US-A-4 774 916 gezeigt. In US-A-4 774 916 wird ein vorbestimmtes Volumen eines Anlaßströmungsmittels wiederholt in eine Motoreinlaßsammelleitung injiziert oder eingespritzt, und zwar während des Ankurbelns oder Anlassens des Motors. Die Einspritzung des Anlaßströmungsmittels stoppt oder endet, wenn der Anlasser nicht länger erregt wird.
Um jedoch weißen Rauch in den Motorabgasen zu eliminieren und um einen glatten Lauf während des Warmlaufens des Motors sicherzustellen, ist es wünschenswert, mit der Einspritzung fortzufahren, und zwar für eine Zeitperiode, nachdem der Motor gestartet ist. Weißer Rauch tritt auf, wenn die Motorabgase nicht verbrannten Treibstoff oder Brennstoff enthalten und es ist sowohl funktionell als auch ästhetisch wünschenswert, weißen Rauch in den Motorabgasen zu eliminieren. Die Einspritzung des Anlaßströmungsmittels während der Periode nach dem Ankurbeln verringert den Flammpunkt der Luft/Treibstoffmischung in der Motorverbrennungskammer, wodurch bewirkt wird, daß der Treibstoff vollständiger verbrennt.
Ein Einspritzsystem, das diese wünschenwerte Einspritzung nach dem Ankurbeln vorsieht, ist in US-A-4 202 309 gezeigt. In US-A-4 202 309 wird Anlaßströmungsmittel kontinuierlich während des Ankurbelns des Motors eingespritzt und eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit oder Strömungsmittel wird nachfolgend von einein Behälter oder Reservoir eingespritzt, wenn das Ankurbeln oder Anlassen aufhört. Wenn ein Versuch, den Motor zu starten, nicht klappt, spritzt das System unglücklicherweise immer noch die vorbestimmte Menge ein, wenn das Ankurbeln oder Anlassen aufhört. Ein nachfolgender Versuch, den Motor zu starten, kann eine Motorbeschädigung zu Folge haben, infolge einer übermäßigen Menge an Anlaßflüssigkeit oder Strömungsmittel in der Verbrennungskammer. Ferner ist, wenn der Motor erfolgreich startet, das Volumen des Anlaßströmungsmittels, das nachfolgend eingespritzt wird, konstant und somit kann es entweder übermäßig oder nicht ausreichend sein, um die zuvor genannten Probleme zu lösen.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die oben genannten Probleme anzusprechen, und zwar durch kontinuierliches Injizieren oder Einspritzen eines Anlaßströmungsmittels während des Motorankurbelns oder Anlassens und nachfolgend, wenn der Motor gestartet ist, durch Injizieren oder Einspritzen eines Anlaßströmungsmittels für eine Zeitperiode, basierend auf einem oder mehreren Motorparametern.
US-A-4 838 230 zeigt eine Vorrichtung zum automatischen Einspritzen eines Anlaßströmungsmittels in einen Durchlaß eines internen Verbrennungsmotors, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Geschwindigkeits- oder Drehzahlsensormittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignals ansprechend auf die Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors;
Temperatursensormittel zum Erzeugen eines Temperatursignals ansprechend auf die Temperatur des Motors;
Verarbeitungs- oder Prozessormittel zum Empfangen der Temperatur- und Drehzahlsignale, zum Berechnen einer Einspritzzeit ansprechend auf das Motortemperatursignal und zum Erzeugen eines Einspritzsignals ansprechend auf das Drehzahlsignal für eine Zeitperiode, die gleich der berechneten Einspritzzeit ist; und
Strömungsmittelliefermittel zum Empfangen des Einspritzsignals und zum Einspritzen des Anlaßströmungsmittels in den Motordurchlaß, ansprechend auf das Einspritzsignal, gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine solche Vorrichtung gekennzeichnet durch: unter Druck stehende Behältermittel, die die Anlaßflüssigkeit oder das Anlaßströmungsmittel enthalten; und
Detektormittel zum Erzeugen eines Behälter-Leer-Signales darauf ansprechend, daß der unter Druck stehende Behälter leer ist.
In der Zeichnung zeigt:
Fig.1a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des vorliegenden Einspritzsystems für Anlaßströmungsmittel;
Fig.1b eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des vorliegenden Einspritzsystems für Anlaßströmungsmittel;
Fig. 2 eine Kurvel der Injektionszeit abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur;
Fig.3a und 3b Flußdiagramme bestimmter Funktionen, die durch ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Einspritzsystems für Anlaßströmungsmittel durchgeführt werden;
Fig.4a und 4b Flußdiagramme bestimmter Funktionen, die durch ein alternatives Ausführungsbeispiel des vorliegenden Einspritzsystems für Anlaßströmungsmittel durchgeführt werden.
Anhand der Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Einspritzsystems 10 für Anlaßflüssigkeit oder Strömungsmittel zur Verwendung mit einem nicht gezeigten Dieselmotor beschrieben. Ein manuell betätigter drei Positionen aufweisender Schalter 12 ist durch einen elektrischen Leiter 14 mit einer elektrischen Leistungsquelle 16, wie zum Beispiel einer Batterie, mit einem Potential bzw. einer Spannung von +Vcc verbunden. Der Schalter 12 ist zwischen "Aus", "Lauf" und "Ankurbel oder Anlaß"-Positionen bewegbar, die durch "O", "R" bzw. "C" angezeigt sind, und ist von der "Anlaß"- zu der "Lauf"-Position vorgespannt durch eine nicht gezeigte Rückkehrfeder. Der Schalter ist in der "Aus"-Position gezeigt, ist aber in die "Lauf"- und "Anlaß"-Positionen bewegbar, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn sich der Schalter 12 in der "Anlaß"-Position befindet, wird elektrische Leistung an einen nicht gezeigten Anlasser geliefert, der den Motor ankurbelt oder anläßt, um das Starten zu induzieren. Der Schalter 12 ist ferner mit einer programmierbaren Logikvorrichtung verbunden, zum Beispiel mit einem Mikroprozessor 18, und zwar durch ein Paar elektrischer Leiter 20, 22.
Elektrische Leistung wird an den Mikroprozessor 18 geliefert, und zwar über den elektrischen Leiter 20, wenn sich der Schalter 12 in den "Lauf"- oder "Anlaß"-Positionen befindet und ferner über den elektrischen Leiter 22, wenn sich der Schalter 12 in der "Anlaß"-Position befindet, wodurch der Mikroprozessor 18 aktiviert wird. Der Mikroprozessor 18 ist auch durch einen elektrischen Leiter 26 mit einer Quelle eines geringen elektrischen Potentials 28 wie zum Beispiel dem negativen Anschluß einer Batterie oder der Fahrgestellerde oder Masse verbunden. Der Mikroprozessor 18 kann irgendeiner aus zahlreichen im Handel erhältlichen Mikroprozessoren sein; in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Mikroprozessor 18 jedoch ein Modell HC11, das durch Motorola Inc., PHOENIX Arizona, hergestellt wird. Der Mikroprozessor 18 ist programmiert, um selektiv das Liefern des Anlaßströmungsmittels an den Motor zu steuern, und zwar ansprechend auf abgefühlte Parameter, wie nachfolgend beschrieben wird.
Ein Motorkühlmittelsensor 30 ist elektrisch mit dem Schalter 12, dem Mikroprozessor 18 und der Quelle des geringen elektrischen Potentials 28 durch elektrische Leiter 20, 32 bzw. 26 verbunden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt der Kühlmittelsensor 30 ein digitales Temperatursignal in dem Leiter 32 ansprechend auf die Motorkühlmitteltemperatur; es ist jedoch vorhersehbar, und es liegt innerhalb der Bereichs der Erfindung, einen Sensor zu verwenden, der zum Beispiel ein impulsbreitenmoduliertes oder analoges Signal erzeugt. Darüber hinaus ist das Abfühlen der Kühlmitteltemperatur im Gegensatz von zum Beispiel der Motorblocktemperatur wünschenswert für eine verbesserte Genauigkeit und es wird als eine bessere Darstellung der "Motortemperatur" angesehen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kühlmittelsensor 30 in der Lage, Kühmitteltemperaturen in dem Bereich von -40 ºC bis +121 ºC genau zu messen. Sensoren dieser Bauart sind in der Technik üblich; daher wird eine detailliertere Beschreibung hier nicht vorgesehen.
Ein Motorgeschwindigkeits- oder Drehzahlsensor 34 ist mit dem Schalter 12, dem Mikroprozessor 18 und der Quelle des geringen elektrischen Potentials 28 verbunden durch jeweilige elektrische Leiter 20, 36, 26. Der Drehzahlsensor 34 kann irgendeine Art Sensor sein, der genau ein elektrisches Signal ansprechend auf die Motorkurbelwellendrehzahl erzeugt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Drehzahlsensor 34 jedoch an einem nicht gezeigten Motorschwungradgehäuse angebracht und erzeugt ein digitales Drehzahlsignal in dem elektrischen Leiter 36 ansprechend auf die Drehzahl eines Schwungrades 37, das an der nicht gezeigten Motorkurbelwelle angebracht ist. Der Begriff Motordrehzahl, wie er nachfolgend verwendet wird, ist die Geschwindigkeit oder Drehzahl der Motorkurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (rpm). Darüber hinaus ist der Drehzahlsensor 34 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Lage, Motordrehzahlen über einen Bereich von 15 bis 2000 rpm zu messen.
Ein Flüssigkeits- oder Strömungsmittelliefersystem 38 weist ein Paar unter Druck stehender Kanister oder Behälter 40a, 40b auf, die Anlaßströmungsmittel, wie zum Beispiel Ether, enthalten. Es sind zwei Behälter 40a, 40b vorgesehen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß Anlaßströmungsmittel während eines Einspritzzyklus zu Ende geht. Ein Einspritzzyklus, wie er nachfolgend bezeichnet wird, ist der Einspritzzyklus, der startet, wenn das Motoranlassen oder -ankurbeln beginnt und der endet, wenn die Einspritzung stoppt oder aufhört, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Strömungsmittelliefersystem 38 injiziert oder spritzt Anlaßströmungsmittel in einen Motordurchlaß 42, wie zum Beispiel eine Einlaßsammelleitung, und zwar ansprechend auf ein Injektions- oder Einspritzssignal, das durch den Mikroprozesor 18 erzeugt wird. Das Strömungsmittelliefersystem 38 weist ferner ein Paar elektromagnetbetätigte Ventile 44a, 44b auf. Die elektromagnetbetätigten Ventile 44a, 44b besitzen Einlaßanschlüsse 46a, 46b, die mit jeweiligen Behältern 40a, 40b gekoppelt sind. Jedes der elektromagnetbetätigten Ventile 44a, 44b ist normalerweise in eine "geschlossene" Position vorgespannt, und zwar durch eine Rückführfeder 48a, 48b.
Ein druckbetätigtes Wechselventil 50 besitzt Einlaßanschlüsse 51a, 51b, die mit den Auslaßanschlüssen 52a, 52b der elektromagnetbetätigten Ventile 44a, 44b durch jeweilige Strömungsmittelleitungen 54a, 54b verbunden sind. Wechselventile dieser Bauart sind in der Technik üblich und werden daher hier nicht im Detail beschrieben. Eine Einspritzdüse 56 ist in dem Motordurchlaß 42 angeordnet, um Anlaßströmungsmittel in den Durchlaß 42 abzugeben. Die Einspritzdüse 56 ist mit einem Ausgangsanschluß 58 des Wechselventils 50 verbunden, und zwar über eine Strömungsmittelleitung 60.
Ein Paar von Elektromagneten 62a, 62b ist vorgesehen zum Steuern der elektromagnetbetätigten Ventile 44a bzw. 44b, und zwar ansprechend auf das Einspritzsignal, das durch den Mikroprozessor 18 erzeugt wird. Noch genauer sind die Elektromagnete 62a, 62b mechanisch mit den jeweiligen elektromagnetbetätigten Ventilen 44a, 44b verbunden und elektrisch mit dem Mikroprozessor 18 durch jeweilige elektrische Leiter 64a, 64b verbunden. Der Mikroprozessor 18 liefert steuerbar ein Einspritzsignal an die Elektromagnete 62a, 62b über die elektrischen Leiter 64a, 64b, um die Anlaßströmungsmitteleinspritzung in den Motordurchlaß 42 zu bewirken.
Ein Paar elektrischer Schalter 66a, 66b ist mit dem Quellenpotential oder der Quellenspannung +Vcc verbunden über jeweilige elektrische Leiter 67a, 67b und ferner mit dem Mikroprozessor 18 durch jeweilige elektrische Leiter 68a, 68b. Jeder Schalter 66a, 66b ist mit einem der Behälter 40a, bzw. 40b assoziiert. Die Schalter 66a, 66b sind vorteilhafterweise so positioniert, daß sie offen sind, wenn sich die Behälter 40a, 40b an ihrem Platz, wie gezeigt, befinden. Wenn einer der Behälter 40a, 40b entfernt ist, schließt sich der entsprechende Schalter 66a, 66b und elektrische Leistung wird an den Mikroprozessor 18 über den jeweiligen Leiter 68a, 68b geliefert. Noch spezieller sind die Leiter mit separaten Einlaßanschlüssen 69a, 69b des Mikroprozessors 18 verbunden, so daß der Mikroprozessor 18 aktiviert wird, wenn einer der Behälter 40a, 40b entfernt wird. Wenn der Mikroprozessor 18 in dieser Art und Weise aktiviert wird, wird der Mikroprozessorspeicher auf den neuesten Stand gebracht, um anzuzeigen, daß der Behälter 40a, 40b ersetzt wurde.
Ein Warnsystem 70 ist elektrisch mit dem Mikroprozessor 18 verbunden zum Vorsehen einer Warnung, wenn einer oder beide der unter Druck stehenden Behälter 40a, 40b leer ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Warnsystem 70 erste und zweite Warnlampen 72a, 72b auf, die zusammenwirkend assoziiert sind mit dem ersten bzw. dem zweiten Kanister 40a, 40b sowie eine Audiowarnvorrichtung 74, wie zum Beispiel einen Summer. Der Mikroprozessor 18 liefert selektiv elektrische Signale an die elektrischen Leiter 76a, 76b ansprechend auf den Empfang eines Behälter-Leer-Signals, wodurch das Licht oder die Lampe 72a, 72b aktiviert wird, die dem leeren Behälter 40a, 40b entspricht. In dem Fall, daß beide Behälter 40a, 40b leer sind, erzeugt der Mikroprozessor 18 elektrische Signale auf allen Leitern 76a, 76b, 78, um dadurch simultan beide Lampen 72a, 72b als auch die Audiowarnvorrichtung 74 zu aktivieren.

Industrielle Anwendbarkeit Getimtes Verfahren (Zeitsteuerverfahren)

Gemäß den Fig. 3a und 3b ist ein Ausführungsbeispiel einer Software zum Steuern des Mikroprozessors 18 gezeigt, das nachfolgend als getimtes Verfahren (Zeitsteuerverfahren), als ein Flußdiagramm dargestellt ist. Der Mikroprozessor 18 wird aktiviert, wann immer der Schlüsselschalter bzw. das Zündschloß 12 in entweder den "Lauf"- oder "Anlaß"-Position positioniert ist. Zu Zeiten, wenn der Mikroprozessor 18 aktiviert ist und Anlaßströmungsmittel nicht eingespritzt wird, ist der Mikroprozessor 18 in einen "Passiv"-Modus geschaltet, in dem alle Eingabe- und Ausgabeschaltungen auf Fehlerzustände überwacht werden.
Nachfolgend auf die Aktivierung des Mikroprozessors beginnt eine Einspritzroutine 200. In dem ersten Schritt der Einspritzroutine 200 wird der Schalter 12 überwacht, um in dem Block 201 festzustellen, ob der Motor angekurbelt oder angelassen wird. Wenn sich der Schlüsselschalter 12 in der Anlaßposition befindet, befindet sich der Leiter 22 auf dem Quellenspannungspotential +Vcc.
Der Mikroprozessor 18 bleibt in dem passiven Modus der passiven Betriebsart, bis das Anlassen des Motors in dem Block 201 detektiert wird, wobei zu dieser Zeit die Steuerung an den Entscheidungsblock 202 übergeben wird. In dein Entscheidungsblock 202 wird die Motortemperatur TE festgestellt durch Überwachen des Kühlmittelsensors 30. Nachfolgend wird die Motortemperatur TE mit einer vorbestimmten Vorspannung bzw. Schwellenwert oder einem Wert B1 verglichen. Wenn die Motortemperatur TE höher ist wie der Wert B1, stoppt die Einspritzroutine 200 und der Mikroprozessor 18 kehrt in den "Passiv"-Modus zurück. Ansonsten wird die Steuerung an den Entscheidungsblock 204 übertragen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Wert B1 auf 10 ºC eingestellt; es ist jedoch vorhersehbar, daß andere Werte für den Wert B1 ausgewählt werden können.
In dem Entscheidungsblock 204 wird der Motordrehzahlsensor 34 überwacht, um die Motordrehzahl NA festzustellen. Die Motordrehzahl NA wird kontinuierlich in dieser Art und Weise überwacht, bis sie eine vorbestimmte Vorspannung bzw. einen Schwellenwert oder einen vorbestimmten Wert B2 übersteigt, wodurch verhindert wird, daß die Strömungsmitteleinspritzung bei Motordrehzahlen NA unterhalb des Wertes B2 startet. Wenn die Einspritzung erlaubt würde, sobald der Schlüsselschalter 12 die "Anlaß"-Position erreicht, wäre es ansonsten möglich, daß eine übermäßige Menge an Anlaßströmungsmittel vor dem Motorankurbeln oder -anlassen und der Zündung eingespritzt würde. Wenn dies auftritt, kann eine übermäßige Menge an Anlaßströmungsmittel in den Motor eingespritzt werden. Wenn die Mischung in der Verbrennungskammer nachfolgend zündet, kann dies eine Motorbeschädigung zur Folge haben, wie zuvor beschrieben wurde. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Wert auf 30 rpm eingestellt; abhängig von den Betriebscharakteristika des betreffenden Motors können jedoch andere Werte für den Wert B2 ausgewählt werden.
Wenn die Motordrehzahl NA den Wert B2 erreicht, wird die Steuerung auf den Block 206 übertragen, wo eine Anlaßströmungsmittelströmungsrate FR berechnet wird als eine Funktion der Motorkühlmitteltemperatur TE. Noch genauer, wird auf eine Nachschautabelle in dem Mikroprozessorspeicher zugegriffen, um für die gemessene Motortemperatur TE eine Strömungsrate FR durch die Düse 56 zu bestimmen. Da die Strömungsrate durch die Einspritzdüse 56 mit der Temperatur variiert, und zwar mit einem Faktor bis zu drei, kann eine konstante Strömungsrate FR nicht angenommen werden. Die Nachschautabelle wird empirisch bestimmt durch Messen der Startströmungsmittelströmungsraten durch die Düse 56, und zwar über einen Bereich von Betriebstemperaturen. Die Strömungsrate FR wird verwendet, um das Volumen an Startströmungsmittel zu berechnen, das in einem Behälter 40a, 40b verbleibt, wie nachfolgend beschrieben wird.
In dem Block 208 wird ein Timer oder Zeitnehmer für abgelaufende Zeit ET auf Null initialisiert und gestartet. Die abgelaufene Zeit ET wird in Verbindung mit der Strömungsrate FR verwendet, um das Volumen zu berechnen, das in dem Behälter 40a, 40b, der derzeitig für die Einspritzung verwendet wird, verbleibt.
Nachfolgend beginnt die Strömungsmitteleinspritzung in dem Block 210. Noch genauer, erzeugt der Mikroprozessor 18 selektiv das Einspritzsignal an einem der Leiter 64a, 64b, wodurch das jeweilige elektromagnetbetätigte Ventil 44a, 44b betätigt wird. Einer der Behälter 40a, 40b wird wiederholt für die Einspritzung verwendet, bis er leer ist, wobei zu diesem Zeitpunkt der andere Behälter 40a, 40b danach zur Einspritzung verwendet wird. Diese Strategie stellt sicher, daß immer eine Anlaßströmungsmittelversorgung während des Einspritzzyklus verfügbar ist.
Danach wird in dem Block 212 das verbleibende Volumen VR in den Behälter 40a, 40b, der derzeitig verwendet wird, berechnet unter Verwendung der folgenden Gleichung:
VR = LVR - (FR*ET),
wobei VR das verbleibende Volumen in dem Behälter 40a, 40b ist, LVR das verbleibende Volumen nach dem letzten Einspritzzyklus ist, FR die Strömungsrate durch die Düse 56 ist und ET die abgelaufende Zeit für den derzeitigen Einspritzzyklus ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Behälter 40a, 40b je ein Anfangsvolumen von 810 ml; daher wird das zuletzt verbleibende Volumen LVR anfänglich auf 810 eingestellt und am Ende jedes Einspritzzyklus auf den neuesten Stand gebracht. Diese Strategie stellt sicher, daß immer eine Anlaß strömungsmittelversorgung während der Einspritzung verfügbar ist.
In dem Entscheidungsblock 214 wird das verbleibende Volumen VR mit einer vorgewählten Vorspannung oder einem vorgewählten Wert B3 verglichen, um festzustellen, ob der zur Einspritzung verwendete Behälter 40a, 40b leer ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Wert B3 als eine Funktion der Motorkühlmitteltemperatur TE und der Strömungsrate FR berechnet. Noch genauer wird die Motorkühlmitteltemperatur TE verwendet, um die Strömungsrate FR, wie zuvor beschrieben, zu bestimmen. Nachfolgend wird das Anlaßströmungsmittelvolumen, das während einer zweiminütigen Zeitperiode bei der Strömungsrate FR eingespritzt würde, berechnet. Der Wert B3 wird auf dieses berechnete Volumen eingestellt, wodurch sichergestellt wird, daß der Behälter 40a, 40b mindestens eine zweiminütige Anlaßströmungsmittelversorgung enthält.
Wenn der derzeitig zur Einspritzung verwendete Behälter 40a, 40b leer ist, wird die Steuerung auf den Block 216 übertragen, wo ein Behälter-Leer-Merker oder Flagge in dem Mikroprozessorspeicher für den Behälter 40a, 40b gesetzt wird. Noch genauer wird ein derzeitig in Verwendung-Merker oder -Flagge in dem Mikroprozessorspeicher für den Behälter 40a, 40b gesetzt, der derzeitig für die Einspritzung verwendet wird. Wenn der derzeitig für die Einspritzung verwendete Behälter 40a, 40b leer ist, wird ein Behälter-Leer-Merker für den Behälter 40a, 40b gesetzt und der Mikroprozessorspeicher wird auf den neuesten Stand gebracht, so daß der andere Behälter 40a, 40b danach für die Einspritzung verwendet wird. Ferner wird die Lampe 72a, 72b, die mit dem leeren Behälter assoziiert ist, aktiviert. Noch genauer erzeugt der Mikroprozessor 18 ein ein hohes Potential aufweisendes Signal auf dem Leiter 76a, 76b, der mit dem leeren Kanister assoziiert ist, um dadurch das jeweilige Warnlicht 72a, 72b zu aktivieren.
Nachfolgend wird die Steuerung auf den Entscheidungsblock 218 übertragen, um festzustellen, ob beide Behälter 40a, 40b leer sind. Wenn Behälter-Leer-Merker für beide Behälter 40a, 40b gesetzt sind, wird die Steuerung auf den Block 220 übertragen, was bewirkt, daß der Mikroprozessor 18 hohe Potentiale aufweisende Signale auf den Leitern 76a, 76b, 78 erzeugt, um dadurch beide Warnlampen 72a, 72b und die Audiowarnvorrichtung 74 zu aktivieren. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel fährt die Einspritzung fort, auch wenn beide Behälter 40a, 40b leer sind; die Software und Fahrzeughardware können jedoch modifiziert werden, um den Motor zum Beispiel abzuschalten, wenn diese Situation auftritt. Der Einspritzung wird in diesem Fall erlaubt, fortzufahren, da ein Sicherheitsfaktor in der Strömungsratenberechnung FR enthalten ist; daher könnte der Behälter 40a, 40b noch immer eine geringe Menge an Anlaßströmungsmittel enthalten.
Wenn der andere Behälter 40a, 40b nicht leer ist, wird die Steuerung auf den Block 222 übertragen. In dem Block 222 wird der Timer bzw. die Zeitsteuervorrichtung für die abgelaufene Zeit ET initialisiert und neu gestartet. Danach wird in dem Block 224 der Mikroprozessorspeicher auf den neuesten Stand gebracht, so daß der andere Behälter 40a, 40b, der derzeitig in Verwendung befindliche Behälter wird. In dem Block 226 wird das zuletzt verbleibende Volumen LVR auf eine Vorspannung oder einen Wert B4 gesetzt, der dem Volumen eines vollen Behälters 40a, 40b entspricht. Wie zuvor bemerkt, besitzen die Behälter 40a, 40b in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Volumen von 810 ml.
Die Steuerung wird dann auf den Entscheidungsblock 228 übertragen, wo die Motordrehzahl NA mit einem Paar vorbestimmter Vorspannungen oder Werte B5, B6 verglichen wird. Wenn die Motordrehzahl NA geringer ist wie der Wert B5 oder größer wie der Wert B6 wird die Steuerung auf den Block 230 übertragen, der bewirkt, daß die Einspritzung aufhört. Der Wert B5 ist so ausgewählt, daß die Einspritzung stoppt, wann immer die Motordrehzahl unterhalb einer vorgewählten Drehzahl fällt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Wert B5 auf 15 rpm eingestellt; es können jedoch andere Werte für diesen Wert ausgewählt werden. Diese Strategie verhindert, daß Anlaßströmungsmittel in einen abgewürgten Motor eingespritzt wird. Der Wert B6 ist so ausgewählt, daß die Einspritzung stoppt, wenn die Motordrehzahl NA einen vorgewählten Wert übersteigt. Dies wird getan, um zu verhindern, daß der Motor überdreht, was auftritt, wenn zu viel Treibstoff in den Motor eingespritzt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Wert B6 auf 2000 rpm eingesstellt; es ist jedoch vorhersehbar, unterschiedliche Werte für diese maximale Motordrehzahl auszuwählen.
Wenn eine dieser Bedingungen zutrifft, wird die Steuerung auf den Block 230 übertragen, was bewirkt, daß die Einspritzung stoppt. Danach wird in dem Block 232 das variable, zuletzt verbleibende Volumen LVR auf den neuesten Stand gebracht unter Verwendung der folgenden Gleichung:
LVRt = LVR(t-1) - (ET*FR),
wobei LVRt das verbleibende Volumen in dem derzeitig verwendeten Behälter 40a, 40b nach dem derzeitigen Einspritzzyklus ist und LVR(t-1) das verbleibende Volumen nach dem vorhergehenden Einspritzzyklus ist.
Wenn keine dieser Bedingungen zutrifft, wird die Steuerung auf den Entscheidungsblock 233 übertragen, um festzustellen, ob der Motor gestartet hat. Um festzustellen, ob der Motor gestartet hat, werden der Schalter 12 und der Drehzahlsensor 34 simultan überwacht. Wenn der Schalter 12 in der "An"-Position ist und der Drehzahlsensor 34 ein Drehzahlsignal erzeugt, das größer ist als der Wert B2, wird angenommen, daß der Motor gestartet hat. Wenn der Motor startet, wird die Steuerung auf den Block 234 übertragen, der einen Teil einer nachfolgenden Einspritzsteuerschleife 236 bildet.
Die nachfolgende Einspritzsteuerschleife 236, dient zum Einspritzen von Anlaßströmungsmittel für eine Zeitperiode basierend auf der Motortemperatur TE, und zwar nach dem Starten des Motors. Noch genauer wird eine nachfolgende Einspritzzeit IT in dem Block 234 berechnet unter Verwendung der folgenden Einspritzformel:
IT = 38- (2,3 * TE),
wobei TE die gemessene Motortemperatur ist. Die Einspritzformel folgt der in Fig. 2 gezeigten Kurve und ist empirisch bestimmt für einen speziellen Motor. Wie zuvor bemerkt, kann, wenn eine Zündung der Luft/Treibstoffmischung in dem Verbrennungszyklus spät auftritt, ein rascher Anstieg des Zylinderdrucks auftreten und eine ernsthafte Motorbeschädigung zur Folge haben.
Anlaßströmungsmittel, und zwar insbesondere Ether, verringern die Temperatur und somit den Zeitpunkt, zu dem die Luft/Treibstoffmischung in dem Zylinder zündet. Die Zeitmenge, die benötigt wird, um Anlaßströmungsmittel bei einer gegebenen Temperatur einzuspritzen, um rasche Druckanstiege zu verhindern und ein glattes Starten sicherzustellen, wird bestimmt durch Überwachung des Motorzylinderdruckes während des Startens bei einer bestimmten Temperatur. Anlaßströmungsmittel wird für eine Zeitperiode eingespritzt, die ausreicht, um sicherzustellen, daß der Zylinderdruck einen maximalen Druck, der für einen sicheren Motorbetrieb erlaubbar ist, nicht übersteigt. Diese Messungen werden für unterschiedliche Temperaturen wiederholt und integriert, um eine Tabelle von Motortemperaturen TE abhängig von der Einspritzzeit IT zu erzeugen.
Danach wird ein nachfolgender Einspritztimer oder Zeitnehmer TA auf Null initialisiert und in dem Block 237 gestartet. Die Blöcke 238 bis 252 sind dieselben wie die Blöcke 212 bis 226 und dienen zum Verringern der Wahrscheinlichkeit, daß Startströmungsmittel während der Einspritzung zu Ende geht. Nachfolgend wird die Steuerung auf den Entscheidungsblock 254 übertragen, wo die Motordrehzahl NA mit den Werten B5 und B6, wie oben beschrieben, verglichen wird. Wenn die Motordrehzahl den Wert B6 übersteigt oder unter den Wert B5 fällt, wird die Steuerung auf den Block 256 übertragen, wo bewirkt wird, daß die Einspritzung aufhört und wird dann auf den Block 258 übertragen, wo das variable zuletzt verbleibende Volumen LVR auf den neusten Stand gebracht wird. Ansonsten wird die Steuerung auf den Block 260 übertragen, wo der nachfolgende Einspritztimer TA mit der berechneten Einspritzzeit IT verglichen wird. Wenn der nachfolgende Einspritztimer TA kleiner ist als die berechnete Einspritzzeit IT, fährt die Einspritzung fort und die Steuerung wird auf den Entscheidungsblock 238 zurückübertragen. Die Einspritzung fährt, wie oben beschrieben fort, bis der nachfolgende Einspritztimer TA der berechneten Einspritzzeit IT gleicht oder übersteigt. Wenn dies auftritt, wird die Steuerung auf den Block 256 übertragen, wo bewirkt wird, daß die Einspritzung stoppt.

Sensorverfahren

Gemäß den Fig. 1b, 4a und 4b wird ein alternatives Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems 10 und der assoziierten Software zum Steuern des Mikroprozessors beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel bezüglich der Bestimmung, wann die Behälter 40a, 40b leer sind. Dieses Ausführungsbeispiel, das nachfolgend als das Sensorverfahren bezeichnet wird, verwendet einen Anlaßströmungsmittelsensor 80, der vorzugsweise in der Lufteinlaßsammelleitung 42 angeordnet ist, und zwar an einer Stelle stromabwärts bezüglich der Einspritzdüse 56. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Anlaßströmungsmittelsensor 80 ein Widerstandselement 82 auf, das in der Sammelleitung 42 angeordnet ist. Der elekrtrische Widerstand des Elements 84 verändert sich ansprechend auf das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein von Anlaßströmungsmittel in dem Durchlaß 42. Eine Konditionierschaltung 84 ist elektrisch mit dem Widerstandselement 82 verbunden und erzeugt ein impulsbreitenmoduliertes Signal mit einem Tastverhältnis oder einer Impulsdauer entsprechend dein Widerstand des Eleinents 82. Dieses Signal wird dann an den Mikroprozessor 18 geliefert über einen elektrische Leiter 86. Es ist vorhersehbar, daß diese Funktion auch durchgeführt werden kann durch Abfühlen von d(Strömung)/dt, d(Druck)/dt, usw. innerhalb der Strömungsmittelleitung 60.
Nun fahren wir mit der Beschreibung der Fig. 4a und 4b fort. Die Blöcke 301 bis 306 können verstanden werden durch Bezugnahme auf die vorhergehende Beschreibung der Blöcke 201, 202, 204 und 210 in Fig. 3a. In dem Entscheidungsblock 308 wird der Anlaßsströmungsmittelsensor 80 überwacht, uin festzustellen, ob der derzeitig verwendete unter Druck stehende Behälter 40a, 40b leer ist.Wenn der Behälter 40a, 40b leer ist, wird die Steuerung auf den Block 310 übertragen, wo bewirkt wird, daß der Mikroprozessor 18 das Einspritzsignal an den anderen Behälter 40a, 40b liefert. Wie bei dem getimten Verfahren wird ein derzeitig In-Verwendung-Merker in den Mikroprozessorspeicher für den derzeitig zur Einspritzung verwendeten Behälter 40a, 40b gesetzt. Wenn ein Behälter leer wird, wird ein Behälter-Leer-Merker in dem Mikroprozessorspeicher für den Behälter 40a, 40b gesetzt und der Mikroprozessor wird auf den neuesten Stand gebracht, so daß der andere Behälter 40a, 40b, der derzeitig verwendete Behälter wird.
Danach erzeugt der Mikroprozessor in dem Block 312 ein hohes Signal auf einem der Leiter 74a, 74b, wodurch die Warnlampe 72a, 72b, die mit dem leeren Behälter 40a, 40b assoziiert ist, aktiviert wird.
In dem Entscheidungsblock 314 wird der Anlaßströmungsmittelsensor 80 wieder überwacht, um festzustellen, ob der neue, derzeitig in Verwendung befindliche Behälter auch leer ist. Wenn beide Behälter 40a, 40b leer sind, wird die Steuerung auf den Block 316 übertragen, wo bewirkt wird, daß der Mikroprozessor 18 ein hohes Signal auf den Leitern 76a, 76b, 78 erzeugt, um dadurch beide Warnlampen 72a, 72b und die Audiowarnvorrichtung 74 zu aktivieren. Nachfolgend wird die Steuerung auf den Block 318 übertragen, wo bewirkt wird, daß die Einspritzung stoppt.
Wenn der neue derzeitig in Verwendung befindliche Behälter nicht leer ist, wird die Steuerung auf den Entscheidungsblock 320 übertragen. Der verbleibende Teil des Flußdiagramms ist zu verstehen unter Bezugnahme der vorhergehenden Beschreibungen der Blöcke 228, 233, 234, 254, 256 und 260 des getimten Verfahrens und der Blöcke 310 bis 316 des Sensorverfahrens.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum automatischen Einspritzen eines Start- oder Anlaßströmungsmittels in einen Durchlaß (42) eines internen Verbrennungsmotors, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Geschwindigkeits- oder Drehzahlsensormittel (34) zum Erzeugen eines Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignals ansprechend auf die Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors;

Temperatursensormittel (30) zum Erzeugen eines Temperatursignals ansprechend auf die Temperatur des Motors;

Prozessormittel (18) zum Empfangen der Temperaturund Drehzahlsignale, zum Berechnen einer Einspritzzeit ansprechend auf das Motortemperatursignal und zum Erzeugen eines Einspritzsignals ansprechend auf das Drehzahlsignal für eine Zeitperiode, die gleich der berechneten Einspritzzeit ist, und

Strömungsmittelliefermittel (38) zum Empfangen des Einspritzsignals und zum Einspritzen des Anlaßströmungsmittels in den Motordurchlaß (42) ansprechend auf das Einspritzsignal;

gekennzeichnet durch:

unter Druck stehende Kanister oder Behältermittel (40a), die das Anlaßströmungsmittel enthalten; und Detektormittel zum Erzeugen eines Behälter-Leer-Signals darauf ansprechend, daß der unter Druck stehende Behälter (40a) leer ist.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist:

Mittel zum Ankurbeln oder Anlassen des Motors;

Mittel (12) zum Erzeugen eines Ankurbel- oder Anlaßsignals ansprechend auf das Ankurbeln oder Anlassen des Motors; und

wobei die Prozessormittel (18) kontinuierlich das Einspritzsignal erzeugen ansprechend auf das simultane Empfangen der Anlaß- und Motordrehzahlsignale und nachfolgend das Einspritzsignal für die berechnete Einspritzzeit erzeugt ansprechend auf den Empfang des Drehzahlsignals bei Abwesenheit des Anlaßsignals.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungsmittelliefermittel (38) ferner folgendes aufweisen:

eine Einspritzdüse (56), die in dein Motordurchlaß angebracht ist; und

ein elektromagnetbetätigtes Ventil (44a) mit einem Einlaßanschluß (46a), der mit den unter Druck stehenden Behältermitteln (40a) gekoppelt ist und einem Auslaßanschluß (52a), der mit der Einspritzdüse (56) gekoppelt ist und in der Lage ist, das Einspritzsignal zu empfangen und Anlaßströmungsmittel in den Motordurchlaß (42) ansprechend auf das Einspritzsignal einzuspritzen.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Strömungsmittelliefermittel (38) folgendes aufweisen:

zweite unter Druck stehende Behältermittel (40b), die Anlaßströmungsmittel enthalten; und

ein zweites elektromagnetbetätigtes Ventil (44b), wobei die ersten und zweiten Elektromagnetventile (44a, 44b) folgendes aufweisen: erste bzw. zweite Einlaßanschlüsse (46a, 46b), die strömungsmittelmäßig mit den ersten und zweiten unter Druck stehenden Behältermitteln (40a, 40b) gekoppelt sind, erste und zweite Auslaßanschlüsse (52a, 52b), die strömungsmittelmäßig mit der Einspritzdüse (56) gekoppelt sind und die in der Lage sind, das Einspritzsignal zu empfangen und eine Strömung zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen (46a, 46b, 52a, 52b) zu regulieren ansprechend auf das Einspritzsignal;

wobei die Prozessormittel (18) steuerbar das Einspritzsignal an eines der ersten und zweiten elektromagnetbetätigten Ventile (44a, 44b) liefert und beim Empfang des Behälter-Leer-Signals steuerbar das Einspritzsignal an das andere elektromagnetbetätigte Ventil (44a, 44b) liefert.

5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektormittel einen Sensor (82) aufweisen, der in dem Motordurchlaß angeordnet ist und der in der Lage ist, das Leer-Signal bei Nicht- Auftreten des Anlaßströmungsmittels zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Detektormittel folgendes aufweisen:

Timer- oder Zeitsteuermittel innerhalb der Prozessormittel (18) zum Akkumulieren der Zeit, für die eines der elektromagnetbetätigten Ventile (44a, 44b) das Einspritzsignal empfängt und zum Erzeugen eines akkumulierten Zeitsignals ansprechend auf die akkumulierte Zeit; und wobei die Prozessormittel (18) das akkumulierte Zeitsignal und das Temperatursignal empfangen, das verbleibende Anlaßströmungsmittelvolumen in einem der unter Druck stehenden Behälter (40a, 40b) berechnen ansprechend auf die Temperatur und akkumulierten Zeitsignale und das Leersignal erzeugen, und zwar darauf ansprechend, daß das berechnete Volumen geringer ist als ein vorgewähltes Bezugsvolumen.

7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist:

einen drei Positionen aufweisenden Schalter (12) mit Aus-, Anlaß- und Laufpositionen;

Schaltersensormittel (18) zum Erzeugen von Anlaßund Laufsignalen, und zwar darauf ansprechend, daß der Schalter in der Anlaß bzw. Laufposition ist;

wobei die Prozessormittel (18) im Betrieb die Drehzahl und Anlaßsignale empfangen, ein Einspritzsignal erzeugen ansprechend auf die Drehzahl und Anlaßsignale, das Laufsignal und die Temperatursignale empfangen und danach das Einspritzsignal erzeugen, und zwar für eine Zeitperiode basierend auf dem Temperatursignal und ansprechend auf den Empfang des Laufsignals.