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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuertechnik unter Verwendung mehrerer Kraftstoffarten, außerdem das Umschalten und das Zuführen der Kraftstoffe zu einem Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft sie eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffumschalteinheit.
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Technischer Hintergrund
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Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen umfassen einen Verbrennungsmotor, der Flüssigkraftstoff wie beispielsweise Benzin oder Leichtöl verwendet, einen Verbrennungsmotor, der Kraftstoffgas wie beispielsweise komprimiertes Erdgas und verflüssigtes Erdgas (CNG, LPG) verwendet, außerdem einen Verbrennungsmotor, der beide Arten von Kraftstoff, nämlich Kraftstoffgas und Flüssigkraftstoff verwendet, wobei diese Motoren selektiv einen dieser Kraftstoffe verwenden.
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Ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der selektiv eine dieser beiden Arten von Kraftstoffen verwendet, also entweder Kraftstoffgas oder Flüssigkraftstoff, wird allgemein als „Bi-Fuel-Fahrzeug” bezeichnet.
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In den Bi-Fuel-Fahrzeugen enthält eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor Kraftstoffversorgungssysteme, die unabhängig voneinander für mehrere Kraftstoffe unterschiedlicher Eigenschaft vorgesehen sind, außerdem eine Steuereinheit, die eine passende Einspritzmenge für jeden dieser Kraftstoffe einstellen kann, abhängig von der Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors, so dass die dem Motor zugeführten Kraftstoffe selektiv umgeschaltet und zugeführt werden können.
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Schriften zum Stand der Technik
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: Japanische Patentschrift Nr. H6-43814
- Patentschrift 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2006-336499
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Bei einer herkömmlichen Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor sind zwei unabhängige Kraftstoffversorgungssysteme vorgesehen, die ein Kraftstoffversorgungssystem für einen Flüssigkraftstoff und ein Kraftstoffversorgungssystem für ein Kraftstoffgas (einen gasförmigen Kraftstoff) enthalten, welche selektiv zum Einsatz gelangen.
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Eine derartige herkömmliche Kraftstoffversorgungsvorrichtung (Technik) sieht vor, dass das zum Einsatz gelangende Kraftstoffversorgungssystem vor und nach einem Kraftstoffumschalten wechselt. Dementsprechend müssen Mangel und Überschuss an Kraftstoff vor und nach dem Umschaltvorgang, das heißt restlicher Überschusskraftstoff vor dem Umschalten (ein Zeitpunkt vor der Kraftstoffumschaltung), der in einem Ansaugkanal verbleibt, und ein Nachumschaltkraftstoff (zur Zeit nach einer Kraftstoffumschaltung), der unmittelbar nach dem Umschaltvorgang eine unzureichende Zuführmenge darstellt, in passender Weise eingestellt werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern.
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Insbesondere im Fall von Bi-Fuel-Fahrzeugen auf Kraftstoffgasbasis, die auf der Grundlage eines Flüssigkraftstoff-Fahrzeugs gefertigt werden, dem ein Kraftstoffgas-Versorgungssystem hinzugefügt wird, tendiert die Flüssigkraftstoff-Zuführmenge zu einem Absinken unmittelbar im Anschluss an das Umschalten von Flüssigkraftstoff auf Kraftstoffgas.
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Patentschrift 1 zeigt als Stand der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines doppelten Kraftstoffumschaltens.
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Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß Patentschrift 1 werden Mangel und Überschuss an Kraftstoff zur Zeit der Kraftstoffumschaltung dadurch eingestellt, dass die Zufuhr des Kraftstoffs, die vor dem Umschaltvorgang stattgefunden hat, für eine gewisse Zeitspanne nach Ausführen des Umschaltvorgangs aufrecht erhalten wird. Bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung müssen allerdings zwei Arten von Kraftstoffen gleichzeitig bereitgestellt werden, was in ungelegener Weise den Ausgangsstrom der Steuereinheit (die auch als „Motorsteuerung” bezeichnet werden kann) vorübergehend erhöht und die Steuerung der Brennstoffmengen für das Gemisch verkompliziert.
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Eine Vorrichtung, wie sie in der Patentschrift 2 offenbart ist, ist eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die selektiv zwischen zwei Kraftstoffversorgungssystemen umschaltet, so dass eine Umschaltung zwischen Kraftstoffen erfolgt, die dem Verbrennungsmotor zugeführt werden. In der Schrift ist eine Technik offenbart, gemäß der Kraftstoff für jeden Zylinder durch synchrones Einspritzen (sequentielles Einspritzen) zugeführt wird, und wenn eine Kraftstoff-Umschaltanforderung stattfindet, während der Kraftstoff gerade in einen Zwischenzylinder im Rahmen des synchronen Einspritzens eingespritzt wird, werden nachfolgende Zylinder so gesteuert, dass sie unter Fortsetzung des synchronen Einspritzens den anderen Kraftstoff empfangen, oder es wird eine Technik eingesetzt, gemäß der bei einer Kraftstoff-Umschaltanforderung die Zylinder so gesteuert werden, dass sie unmittelbar nach einer Kraftstoffumschaltung eine asynchrone Einspritzung erhalten.
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Während allerdings besondere Aufmerksamkeit der Beziehung zwischen der Kraftstoffumschaltzeit und den Einspritzarten (synchrone Einspritzung (sequentielle Einspritzung) und asynchrone Einspritzung (gleichzeitige Einspritzung, nicht-sequentielle Einspritzung)) gewidmet wird, ist die Verknappung der Kraftstoffzuführmenge zur Zeit des Umschaltens noch einer Verbesserung zugänglich. Darüber hinaus ist die Relevanz zwischen dem Maß der Verknappung der Kraftstoffzuführmenge zum Zeitpunkt der Umschaltung und der Einspritzmenge unmittelbar vor dem Umschalten noch nicht geklärt, was nachteilig ist.
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Im Hinblick auf den oben erläuterten Stand der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die in der Lage sind, eine Kraftstoffverknappung zur Zeit der Kraftstoffumschaltung zu vermeiden, um eine exakte Justierung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zu erreichen, während gleichzeitig ein gleichmäßiger Betrieb des Motors gewährleistet ist; außerdem soll die gleichzeitige Verwendung mehrerer Kraftstoffe vermieden werden, um eine Erhöhung der Steuerlast zu vermeiden.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen, die die dem Verbrennungsmotor zuzuführenden Kraftstoffe selektiv umschaltet und zuleitet, wobei die Vorrichtung enthält: Kraftstoffzuführsysteme, die unabhängig voneinander für eine Mehrzahl von Kraftstoffen verschiedener Eigenschaft vorgesehen sind; und eine Steuereinheit, konfiguriert zum Einstellen einer passenden Einspritzmenge für jeden der Kraftstoffe entsprechend einer Lufteinlassmenge des Verbrennungsmotors, wobei die dem Verbrennungsmotor zuzuführenden Kraftstoffe selektiv umgeschaltet und zugeführt werden, wobei die Steuereinheit an eine Umschalteinheit zum Umschalten von einer Kraftstoffart auf eine andere Kraftstoffart angeschlossen ist und zur Zeit der Anforderung einer Kraftstoffumschaltung ein Umschaltfolgekraftstoff in sämtliche Zylinder in einer Standardeinspritzmenge im Normalbetrieb eingespritzt wird, wobei eine Umschaltkorrekturmenge in einen Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder hinzugefügt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf einen Zylinder folgt, in den eine Einspritzung bei der Umschaltanforderung stattfindet.
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Zum Erreichen des obigen Ziels wird außerdem ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffversorgung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung geschaffen, bei der selektiv ein Umschalten und Zuführen von Kraftstoffen zu dem Verbrennungsmotor unter Verwendung einer Kraftstoffzuführvorrichtung erfolgt, die Kraftstoffzuführsysteme enthält, die unabhängig voneinander arbeiten, um mehrere Kraftstoffe verschiedener Eigenschaften zuzuführen, ferner eine Steuereinheit, die eine passende Einspritzmenge für jeden der Kraftstoffe entsprechend einer Lufteinlassmenge des Verbrennungsmotors einstellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Berechnen einer Umschaltkorrekturmenge, die einer Standardeinspritzmenge für einen Umschaltfolge-Kraftstoff im Normalbetrieb hinzugefügt wird bei einer Umschaltanforderung von einer Kraftstoffart auf eine andere Kraftstoffart; und Einspritzen des Kraftstoffs in der Umschaltkorrekturmenge in sämtliche Zylinder im Rahmen eines Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder, beginnend bei einem Zylinder, der auf einen Zylinder folgt, in den Kraftstoff bei einer Kraftstoffumschaltanforderung eingespritzt wird.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit so konfiguriert sein, um den Umschaltkorrekturbetrag auf einen vorbestimmten Prozentsatz der Standardeinspritzmenge einzustellen, welcher kleiner ist als die Standardeinspritzmenge, basierend auf Betriebsbedingungen einschließlich einer Drehzahl des Verbrennungsmotors vor der Kraftstoffumschaltung, und die Steuereinheit außerdem konfiguriert ist zum Steuern der Umschalteinheit in der Weise, dass die Umschaltkorrekturmenge durch asynchrone Einspritzung eingespritzt wird, bei der die Einspritzung des Umschaltkorrekturbetrags begonnen wird bei sämtlichen Zylindern während einer Einspritzzeitspanne eines Zylinders, der anschließt an einen Zylinder, in den eine Einspritzung bei der Umschaltanforderung stattfindet, oder durch synchrone Einspritzung, bei der die Umschaltkorrekturmenge sequentiell in sämtliche Zylinder im Rahmen eines Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder eingespritzt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf einen Zylinder folgt, in den bei der Umschaltanforderung eingespritzt wird.
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Darüber hinaus kann das Einspritzen der Umschaltkorrekturmenge unabhängig von der Standardeinspritzung jedes Zylinders zu einer beliebigen Zeit ausgeführt werden, die vor dem Einspritzen der Standardeinspritzmenge in jeden Zylinder und nach dem Abschluss des letzten Lufteinlasshubs liegt.
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Außerdem kann das Einspritzen der Umschaltkorrekturmenge ausgeführt werden vor oder nach dem Einspritzen der Standardeinspritzmenge in jeden Zylinder ohne Unterbrechung zwischen der Standardeinspritzung und der Einspritzung der Umschaltkorrekturmenge.
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Wirkungsweisen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben näher erläutert wurde, enthält eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der selektiv umschalten und dem Verbrennungsmotor zuzuführende Kraftstoffe bereitstellen kann: Kraftstoffzuführsysteme, die unabhängig voneinander für eine Mehrzahl von Kraftstoffen verschiedener Eigenschaft vorgesehen sind; und eine Steuereinheit, konfiguriert zum Einstellen einer passenden Einspritzmenge für jeden der Kraftstoffe entsprechend einer Lufteinlassmenge des Verbrennungsmotors, wobei die dem Verbrennungsmotor zuzuführenden Kraftstoffe selektiv umgeschaltet und zugeführt werden, wobei die Steuereinheit an eine Umschalteinheit zum Umschalten von einer Kraftstoffart auf eine andere Kraftstoffart angeschlossen ist und zur Zeit der Anforderung einer Kraftstoffumschaltung ein Umschaltfolgekraftstoff in sämtliche Zylinder in einer Standardeinspritzmenge im Normalbetrieb eingespritzt wird, wobei eine Umschaltkorrekturmenge in einen Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder hinzugefügt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf einen Zylinder folgt, in den eine Einspritzung bei der Umschaltanforderung stattfindet.
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Da also mehrere Kraftstoffe nicht gleichzeitig verwendet werden, ist es also nicht notwendig, eine Kraftstoffzuordnung zu berücksichtigen, so dass eine Treiberlast für die Steuereinheit verringert werden kann.
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Da eine Steuerung konstant lediglich für einen Kraftstoff erforderlich ist, wird die Menge lediglich dieses einen Kraftstoffs durch Regelung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs nach der Kraftstoffumschaltung korrigiert. Folglich reicht es aus, den Mangel oder den Überschuss lediglich eines Kraftstoffs zu berücksichtigen, so dass eine ausreichende Steuergenauigkeit gewährleistet werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Strukturansicht einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist ein Flussdiagramm für die Steuerung der Kraftstoffversorgungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor, wie er in 1 gezeigt ist.
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3 ist ein Impulsdiagramm einer Zusatzeinspritzung, die vorab vor der sequentiellen Einspritzung zur Zeit der Einspritzumschaltung in der Kraftstoffversorgungsvorrichtung gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgeführt wird.
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4 ist ebenfalls ein Impulsdiagramm einer Zusatzeinspritzung, die der sequentiellen Einspritzung zur Zeit der Einspritzumschaltung hinzugefügt wird.
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Ausführungsform der Erfindung
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Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.
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(Ausführungsform)
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1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Verbrennungsmotor, der in einem Bi-Fuel-Fahrzeug installiert ist. Der Verbrennungsmotor 1 besitzt eine Mehrzahl von nicht dargestellten Zylindern. Als Lufteinlasssystem gemäß 1 sind ein Luftreiniger 2, eine Lufteinlassleitung 3, ein Drosselkörper 4, ein Druckausgleichsbehälter 5 und zugehörige Zweigleitungen 7 eines Lufteinlasskrümmers 6 in Folge miteinander verbunden, um einen Lufteinlasskanal 8 zu bilden, der mit jedem der Zylinder kommuniziert.
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Als Auspuffsystem des Verbrennungsmotors 1 sind jede der Zweigleitungen 10 eines Auspuffkrümmers 9, ein Katalysator 11 und ein Auspuffrohr 12 in Folge miteinander verbunden, um einen Auspuffkanal 13 zu bilden, der mit jedem der Zylinder kommuniziert.
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Der Verbrennungsmotor 1 besitzt eine Drosselklappe 14 in dem Lufteinlasskanal 8 des Drosselkörpers 4. Die Drosselklappe 14 wird von einem Drosselmotor abhängig von dem Ausmaß der Betätigung eines nicht dargestellten Gaspedals geöffnet und geschlossen.
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Der Verbrennungsmotor 1 besitzt außerdem einen Luft-Bypasskanal 15, der die Drosselklappe 14 umgeht und mit dem Lufteinlasskanal 8 kommuniziert. In der Mitte des Luft-Bypasskanals 15 befindet sich ein Leerlauf-Luftvolumen-Steuerventil (auch als „ISC (idle speed control valve); Leerlaufdrehzahl-Steuerventil” bezeichnet) 16 zum Einstellen der Luft-Bypassmenge, so dass eine Motordrehzahl im Leerlauf einer Soll-Motordrehzahl entspricht.
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Darüber hinaus wird in den Verbrennungsmotor 1 einer nicht dargestellten Verbrennungskammer zumindest ein Kraftstoff der folgenden Arten zugeführt: Kraftstoffgas (oder gasförmiger Kraftstoff) wie zum Beispiel komprimiertes natürliches Gas (CNG; compressed natural gas) und verflüssigtes Erdgas (LPG; liquified petroleum gas) und Flüssigkraftstoff wie beispielsweise Benzin und Leichtöl. Der Verbrennungsmotor 1 enthält außerdem einen Kraftstoffgasbehälter (auch als „Gasbombe” bezeichnet) 17 zum Speichern von Kraftstoffgas.
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Der Gaskraftstoffbehälter 17 ist mit einem Ende einer Gaskraftstoff-Zuleitung 18 verbunden. Das andere Ende der Gaskraftstoff-Zuleitung 18 ist mit einer Gaskraftstoff-Speiseleitung 19 verbunden. Die Gaskraftstoff-Speiseleitung 19 ist mit einem Gaskraftstoff-Einspritzventil 20 verbunden, welches für jeweils eine der Zweigleitungen 7 in den vorerwähnten Einlasskrümmer 6 vorgesehen ist.
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Die Gaskraftstoff-Zuleitung 18 ist mit einem Hauptsperrventil 21 ausgestattet, ferner mit einem Druckreduzierventil 22, einem Gaskraftstofffilter 23 und einem Gaskraftstoffdruck-/Gaskraftstofftemperaturfühler 24 ausgestattet, die in dieser Reihenfolge beginnend bei dem Gaskraftstoffbehälter 17 angeordnet sind.
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Das Hauptsperrventil 21 dient zum Absperren von Kraftstoffgas, wenn der Verbrennungsmotor 1 abgeschaltet wird. Das Druckreduzierventil 22 dekomprimiert Kraftstoffgas, um den Druck und den Strömungsdurchsatz auf einen geeigneten Wert zu regeln. Der Gaskraftstofffilter 23 filtert Kraftstoffgas. Der Gaskraftstoffdruck-/Gaskraftstofftemperaturfühler 24 ermittelt den Druck des Kraftstoffgases bei gleichzeitigem Erfassen der Temperatur des Kraftstoffgases.
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Der Verbrennungsmotor enthält einen Flüssigkraftstofftank 25, der Flüssigkraftstoff speichert. In dem Flüssigkraftstofftank 25 befindet sich eine Flüssigkraftstoffpumpe 26, die mit einer Seite einer Flüssigkraftstoff-Zuleitung 27 verbunden ist. Die andere Seite der Flüssigkraftstoff-Zuleitung 27 ist mit einer Flüssigkraftstoff-Speiseleitung 28 verbunden, die ihrerseits mit einem Flüssigkraftstoff-Einspritzventil 29 verbunden ist, von denen sich jeweils eins in jeder Zweigleitung 7 des Luftansaugkrümmers 6 befindet.
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Die Flüssigkraftstoff-Zuleitung 27 ist mit einem Flüssigkraftstofffilter 30 ausgestattet. Die Flüssigkraftstoff-Speiseleitung 28 ist mit einem Druckregler 31 verbunden, der über eine Kraftstoffrückleitung 32 mit dem Flüssigkraftstofftank 25 verbunden ist. Der Druckregler 31 justiert den Druck des Flüssigkraftstoffs, der dem Flüssigkraftstoff-Einspritzventil 29 zugeführt wird, und er arbeitet so, dass er überschüssigen Kraftstoff über die Kraftstoffrückleitung 32 in den Kraftstoffflüssigkeitstank 25 zurückleitet.
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In diesem Fall ist der Flüssigkraftstofftank 25 mit einem Ende einer Verdampfungspipeline 33 verbunden, deren andere Seite mit einem Filtergehäuse 34 verbunden ist, welches verdampften Flüssigkraftstoff adsorbiert und ableitet. Das Filtergehäuse 34 ist mit einem Ende einer Spülpipeline 35 verbunden, deren anderes Ende mit dem Luftansaugkanal 8 stromabwärts von der erwähnten Drosselklappe 14 kommuniziert.
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In der Spülleitung 35 befindet sich ein Spülsteuerventil 36. Das Spülsteuerventil 36 justiert die Menge an verdampftem Flüssigkraftstoff aus dem Filtergehäuse 34 in den Luftansaugkanal 8.
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In dem Verbrennungsmotor 1 ist innerhalb der Lufteinlassleitung 3 ein Einlasslufttemperaturfühler 37 angeordnet, der die Einlasslufttemperatur innerhalb des Lufteinlasskanals 8 erfasst. Ein Luftstromfühler 38, der einen Einlassluft-Strömungsdurchsatz in den Lufteinlasskanal 8 erfasst, befindet sich in der Lufteinlassleitung 3, und ein Einlassluft-Druckfühler 39, der den Druck der Einlassluft in dem Lufteinlasskanal 8 misst, befindet sich in dem Druckausgleichsbehälter 5, und ein Gemischsensor 40, der die Auspuff-Sauerstoffkonzentration in dem Auspuffkanal 13 misst, befindet sich innerhalb des Auspuffkrümmers 9.
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Das Leerlauf-Luftvolumensteuerventil 16, das Gaskraftstoff-Einspritzventil 20, das Hauptsperrventil 21, der Gaskraftstoffdruck-/Temperaturfühler 24, die Flüssigkraftstoffpumpe 26, das Flüssigkraftstoff-Einspritzventil 29, das Druckausgleichs-Steuerventil 36, der Einlasslufttemperaturfühler 37, der Luftstromfühler 38, der Einlassluftdruckfühler 39 und der Gemischsensor 40 sind an eine Steuereinheit 42 angeschlossen, die eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 bildet, und die mindestens einen Kraftstoff in Form eines Kraftstoffgases oder eines Flüssigkraftstoffs der Verbrennungskammer zuführen kann.
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Die Steuereinheit 42 ist an einen Kraftstoffwählschalter 43 angeschlossen. Die Steuereinheit 42 kann eine passende Einspritzmenge für jeden Kraftstoff entsprechend einer Lufteinlassmenge des Verbrennungsmotors 1 einstellen. Die Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 kann außerdem selektiv die dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführenden Kraftstoffe umschalten und zuspeisen.
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Die Steuereinheit 42 der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 ist derart konfiguriert, dass entsprechend der Kraftstoff-Umschaltanforderung von einer Kraftstoffart auf die andere Kraftstoffart ein Nachfolge-Umschaltkraftstoff in sämtliche Zylinder in einer Standard-Einspritzmenge im Normalbetrieb eingespritzt wird, wobei dieser Menge eine Umschalt-Korrekturmenge in einem Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder hinzugefügt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf eine Umschaltanforderung hin als nächster Zylinder folgt.
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Insbesondere wird zur Zeit der Kraftstoffumschaltung in einem Bi-Fuel-Fahrzeug ein Kraftstoff im ständigen Betrieb und „eine zusätzliche Kraftstoffmenge bei der Kraftstoffumschaltung in einer passenden Menge vor der sequentiellen Einspritzung eingespritzt” oder „in einer passenden Menge der allgemeinen Menge für sequentielle Einspritzung hinzugefügt und eingespritzt”, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch unmittelbar nach dem Umschaltzeitpunkt einzujustieren.
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Eine asynchrone, einzuspritzende Einspritzmenge wird basierend auf einer Einspritzkorrekturmenge eingestellt, die optimal für Motorbetriebsbedingungen ist (so zum Beispiel Ansaugluftmenge, Lufteinlassleitungsdruck, Motordrehzahl, Motorlast und Drosselklappenöffnung), die durch einen realen Fahrzeugtest vorbestimmt werden. Bei einem realen Fahrzeugtest lassen sich Schwankungen in den Abgaskomponenten oder in der Motordrehzahl so einstellen, dass sie wie im Fall des allgemeinen Leistungstests ausgewogen sind.
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Außerdem sind die Kraftstoffversorgungsvorrichtungen 41 unabhängig voneinander für eine Mehrzahl von Kraftstoffen vorgesehen, die verschiedene Eigenschaften aufweisen, und sie sind außerdem in der Weise ausgebildet, dass eine Einspritzung unabhängig für jeden Zylinder gesteuert werden kann. Demzufolge kann selektiv eine Umschaltung erfolgen für sowohl eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Gas, also Kraftstoffgas, als auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Benzin, das heißt Flüssigkraftstoff, um eine synchrone Einspritzung (sequentielle Einspritzung) und eine asynchrone Einspritzung (gleichzeitige Einspritzung, nicht-sequentielle Einspritzung) auszuführen.
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Da außerdem ein Benzinmotor als Basismotor dient, befindet sich die Kraftstoffgas-Einspritzeinrichtung auf einer stromabwärtigen Seite der Lufteinlassleitung gegenüber der Benzineinspritzeinrichtung. Die Standard- oder Normeinspritzmenge bezieht sich auf eine Einspritzmenge, die man erhält durch Addieren verschiedener Korrekturmengen auf eine Grundeinspritzmenge. Die Standardeinspritzmenge dient als End-Einspritzmenge für eine Regelung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, die als grundsätzlicher Betrieb nach dem Startvorgang erfolgt. Die Standardeinspritzmenge wird basierend auf Kraftstoff gesteuert, der so eingestellt ist, dass er einen vorbestimmten Druck aufweist und zu einer Einspritzzeit eingespritzt wird, bei der es sich um eine Zeitspanne handelt, innerhalb der die Einspritzdüse geöffnet ist. Ein vorbestimmter Korrekturwert entsprechend einem Betriebsstatus wird für jeden Kraftstoff eingestellt. Es sei angemerkt, dass der Kraftstoffzuführdruck für jeden Kraftstoff ein Niederdruck (etwa einige Atmosphären) ist.
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Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird basierend auf der Erkenntnis eingestellt, dass der Mangel an Kraftstoff zur Zeit der Kraftstoffumschaltung (das Luft-Kraftstoff-Gemisch ist magerer (kleiner) als ein theoretischer Gemischwert) korreliert mit (das heißt einen gewissen definierten Wert annimmt) der Einspritzmenge unmittelbar vor dem Umschaltvorgang. In 3 ist die Einspritzmenge bei der asynchronen Einspritzung nach Maßgabe der Motordrehzahl (und einer Last oder dergleichen) eingestellt und justiert.
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Da also mehrere Kraftstoffarten nicht gleichzeitig verwendet werden, ist es nicht notwendig, eine Kraftstoffzuordnung zu berücksichtigen, so dass die Treiberbelastung für die Steuereinheit vermindert werden kann.
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Da außerdem die Steuerung konstant nur für eine Kraftstoffart benötigt wird, wird die Menge von nur einem Kraftstoff nach einer Kraftstoffumschaltung durch die Gemischregelung korrigiert. Folglich reicht es aus, den Mangel und den Überschuss dieses einen Kraftstoffs zu berücksichtigen, so dass eine ausreichende Steuergenauigkeit gewährleistet werden kann.
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Darüber hinaus wird die Umschaltkorrekturmenge auf einen vorbestimmten Prozentsatz der Standardeinspritzmenge eingestellt, der kleiner als die Standardeinspritzmenge ist, basierend auf Betriebsbedingungen einschließlich einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 vor der Kraftstoffumschaltung. Darüber hinaus wird die Umschaltkorrekturmenge auf die Umschaltanforderung hin durch Synchroneinspritzung eingespritzt, das heißt zum Starten der Voreinspritzung, die unabhängig vor der normalen Einspritzung stattfindet, und in der die Umschaltkorrekturmenge sequentiell in sämtliche Zylinder im Rahmen eines Einspritzzyklus für sämtliche Zylinder eingespritzt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf den Zylinder folgt, in den bei der Umschaltanforderung eingespritzt wird, oder mittels synchroner Einspritzung, bei der die Umschaltkorrekturmenge sequentiell in sämtliche Zylinder im Rahmen eines Einspritzzyklus sämtlicher Zylinder eingespritzt wird, beginnend bei einem Zylinder, der auf den Zylinder folgt, bei dem die Einspritzung stattfindet.
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Das heißt: selbst dann, wenn die Umschaltkorrekturmenge durchgängig bei jedem Zylinder aufgewendet wird und demzufolge das Luft-Kraftstoff-Gemisch aufgrund der Einspritzung des Kraftstoffs geändert wird, der vorübergehend durchgelassen und jedem Zylinder zugeleitet wird, lässt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die allgemeine Gemischregelung auf einen gewünschten Verhältniswert steuern. Dies ermöglicht es, eine Abgasreinigungsleistung zu garantieren.
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Außerdem gilt: je höher die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird, desto kürzer ist eine Zeitspanne für einen Verbrennungszyklus oder eine Zeitspanne für jeden einzelnen Schritt. Folglich sollte ein Koeffizient (Kpinj) zum Bestimmen einer zusätzlichen Umschaltkorrekturmenge im Hinblick auf die Effizienz der Kraftstoffbeladung des Zylinders bestimmt werden.
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Deshalb wird es durch Hinzufügen der Umschaltkorrekturmenge entsprechend den Betriebsbedingungen einschließlich der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 (außerdem einschließlich eines der Werte Ansaugluftmenge, Lufteinlassleitungsdruck, Motorlast (Rate) und Drosselklappenöffnung) möglich, detaillierte Einstellungen für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar im Anschluss an die Kraftstoffumschaltung zu erhalten, wodurch eine ausreichende Steuergenauigkeit gewährleistet wird.
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Es soll im folgenden ein Impulsdiagramm oder Zeitablaufdiagramm der Umschaltkorrektureinspritzung zur Zeit der Einspritzumschaltung anhand der 3 erläutert werden.
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In dem in 3 dargestellten Impulsdiagramm bedeuten: (1) wenn der Kraftstoffwählschalter 43 an der Stelle t0 betätigt wird; (2) die Kraftstoffeinspritzung wird umgeschaltet von Benzin auf Kraftstoffgas an der Stelle t1 (zur Zeit des Beginns der Standardeinspritzung in einen Einspritzzylinder, der sich anschließt an die Zylindereinspritzung zur Zeit t0); und (3) eine Kraftstoffumschaltungseinspritzung (Gas) erfolgt in einer passenden Umschaltkorrekturmenge vor einer sequentiellen Einspritzung in jedem Zylinder unabhängig von der Standardeinspritzung an der Stelle t2 (zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem Standardeinspritzzeitpunkt und nach Beendigung des letzten Lufteinlasshubs).
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Es sei angemerkt, dass in den 3 und 4 (die im folgenden beschrieben wird) vertikal gestrichelte Linien in gleichen Intervallen angeordnet sind und Grenzen zwischen Hüben repräsentieren, wobei die Haupthübe, in denen eine Standardeinspritzung erfolgt, Ausstoßhübe sowohl für Kraftstoffgas als auch für Benzin sind.
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Im folgenden soll der zeitliche Ablauf einer zusätzlichen Einspritzung anhand der 4 beschrieben werden, wobei die zusätzliche Einspritzung der sequentiellen Einspritzung zum Zeitpunkt der Umschalteinspritzung hinzugefügt ist.
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Aus dem Impulsdiagramm nach 4 ergibt sich: (1) wenn der Kraftstoffwählschalter 43 an der Stelle t0 betätigt wird; (2) es wird die Kraftstoffeinspritzung von Benzin auf Kraftstoffgas an der Stelle t1 umgeschaltet (zum Zeitpunkt des Starts der Standardeinspritzung) in einen Einspritzzylinder anschließend an den Zylinder, in den zum Zeitpunkt t0 eingespritzt wird); und (3) eine Einspritzzeit zum Anwenden einer Kraftstoffumschaltkorrektur-Einspritzung (Gas), die einer Einspritzzeit zum Einbringen einer Standardeinspritzmenge hinzugefügt wird bei der sequentiellen Einspritzung jedes Zylinders, so dass beide Zeiten kontinuierlich verlaufen und Kraftstoff in sämtliche Zylinder für eine Zeitdauer eingespritzt wird, die durch die Hinzufügung erhalten wird. Ein Teil der Kraftstoffumschaltkorrekturzeit wird sequentiell vor oder nach einem Bereich der Standardeinspritzung hinzugefügt.
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Im folgenden wird die Umschalteinspritzmenge erläutert.
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Die Umschalteinspritzmenge (die Einspritzmenge zur Zeit der Umschaltung) wird berechnet durch Multiplizieren der Kraftstoffeinspritz-Impulsbreite (TPms) unmittelbar vor Ausführung der Umschalteinspritzung durch einen Korrekturkoeffizienten Kpinj für die Berechnung der Umschalteinspritzung (Tchg ms), die experimentell bestimmt wird: Tchg = TP × Kpinj 0 ≤ Kpinj ≤ 1
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Der Korrekturkoeffizient Kpinj für die Berechnung der Umschalteinspritzung (Tchg ms) wird in Form einer Tabelle in Bezug auf eine Motordrehzahl (Ne rpm) oder in Form einer Karte eingerichtet, welche die Motordrehzahl (Ne rpm) in Beziehung setzt zu dem Druck (Pin kPa) in der Lufteinlassleitung. In jedem Fall wird der Korrekturkoeffizient für jede Motordrehzahl (Ne rpm) als Referenzgröße detailliert eingestellt.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, wird der Korrekturkoeffizient Kpinj für die Berechnung der Umschalteinspritzung (Tchg ms) als vorbestimmter Prozentsatz der Standardeinspritzmenge eingestellt, so dass die Einspritzmenge bei der Umschaltkorrektureinspritzung ausreichend kleiner ist als die Standardeinspritzmenge bei der allgemeinen sequentiellen Einspritzung, und der Korrekturkoeffizient lässt sich justieren anhand der Motordrehzahl (Ne rpm), des Drucks (Pin kPa) in der Lufteinlassleitung und dergleichen.
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Es sei angemerkt, dass dann, wenn der Druck in der Lufteinlassleitung größer wird, dies bedeutet, dass die Drosselklappe geöffnet wird und der Druck dem atmosphärischen Druck nahe kommt. Man kann einen Mittelwert mit Hilfe einer bekannten Operation bilden, beispielsweise durch Interpolationsberechnung.
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Im folgenden wird eine Funktionsweise (Betriebsweise) der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand des in 2 gezeigten Flussdiagramms zum Steuern der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 beschrieben.
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Beim Start eines Programms zum Steuern der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1 (S101) geht die Steuereinheit 42 über in eine Verarbeitung zum Eingeben eines Kraftstoffumschaltsignals über den Kraftstoffwählschalter 43 (S102).
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Bei diesem Prozess enthält das Kraftstoffumschaltsignal von dem Kraftstoffwählschalter 43 Signale eines zwei Richtungs-Schaltvorgangs zwischen Flüssigkraftstoff, das ist hier Benzin, und Kraftstoffgas. Anschließend wird ermittelt, ob das Signal ein Signal zum Umschalten von Flüssigkraftstoff, also Benzin, auf Kraftstoffgas ist oder nicht (S103).
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Wenn ein Ergebnis der Ermittlung, ob das Signal ein Umschaltsignal von Flüssigkraftstoff, also Benzin, auf Kraftstoffgas (S103) JA lautet, geht die Verarbeitung über zu der Verarbeitung (S104) zum Berechnen einer Einspritzmenge an Umschaltkorrekturgas entsprechend einem Betriebszustand (wie beispielsweise Ansaugluftmenge, Druck in der Lufteinlassleitung, Motordrehzahl, Motorlast und Drosselklappenöffnung).
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Wenn andererseits das Ergebnis der Ermittlung NEIN lautet, das heißt, wenn das Signal ein Umschaltsignal von Kraftstoffgas auf Flüssigkraftstoff, das heißt Benzin, ist, geht die Verarbeitung über auf eine Verarbeitung (S105) zum Berechnen einer Einspritzmenge an Umschaltkorrekturbenzin entsprechend einem Betriebszustand (wie zum Beispiel Ansaugluftmenge, Druck in der Luftansaugleitung, Motordrehzahl, Motorlast und Drosselklappenöffnung).
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Nach der Verarbeitung (S104) zum Berechnen einer Einspritzmenge an Umschaltkorrekturgas entsprechend dem Betriebszustand (wie zum Beispiel Ansaugluftmenge, Druck in der Lufteinlassleitung, Motordrehzahl, Motorlast und Drosselklappenöffnung) geht die Verarbeitung über zum Verarbeiten (S106) der Ausführung der Kraftstoffumschaltung.
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Nach der Verarbeitung (S107) zum Einspritzen, die vorab und unabhängig erfolgt, für Kraftstoffgas in der Korrektureinspritzmenge, die im Rahmen der vorerwähnten Verarbeitung (S104) berechnet wurde, oder zum Einspritzen des Kraftstoffgases in einer Menge, die berechnet wird durch Addieren der Korrektureinspritzmenge zu der Einspritzmenge der allgemeinen sequentiellen Einspritzung, um eine kontinuierliche Einspritzung zu implementieren, geht die Verarbeitung zum Ende (S110) des Programms zum Steuern der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1.
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Nach der Verarbeitung (S105) zum Berechnen der Einspritzmenge an Umschaltkorrekturbenzin entsprechend dem oben erwähnten Betriebszustand (wie zum Beispiel Ansaugluftmenge, Druck in der Lufteinlassleitung, Motordrehzahl, Motorlast und Drosselklappenöffnung), geht die Verarbeitung über zum Verarbeiten (S108) zwecks Ausführung der Kraftstoffumschaltung.
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Nach der Verarbeitung (S109) zum Hinzufügen der Korrektureinspritzmenge, die in der oben erläuterten Verarbeitung (S105) berechnet wurde, zu der Einspritzmenge der allgemeinen sequentiellen Einspritzung, und dem Einspritzen von Flüssigkraftstoff, also Benzin, in der durch die Hinzufügung erhaltenen Menge, geht die Verarbeitung über zum Ende (S110) des Programms zum Steuern der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 41 für den Verbrennungsmotor 1.
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Gemäß der oben erläuterten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird es möglich, eine Kraftstoffverknappung zur Zeit der Kraftstoffumschaltung zu vermeiden und dadurch eine präzise Justierung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erreichen bei gleichzeitiger Gewährleistung eines ruhigen Laufs des Verbrennungsmotors, während ein gleichzeitiger Einsatz mehrerer Kraftstoffarten vermieden und dadurch eine Steigerung der Steuerlast verhindert wird.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Anwendungen und Abwandlungen oder Modifikationen möglich sind, ohne dass von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.
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Es wurde beispielsweise die Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung der sequentiellen Einspritzung für einen 4-Zylinder-Verbrennungsmotor gemäß 3 oder 4 präsentiert. Allerdings kann eine Kraftstoffumschalteinspritzsteuerung in ähnlicher Weise auch für den Fall der gleichzeitigen Einspritzsteuerung in anderen Verbrennungsmotoren vorgenommen werden (beispielsweise in 3-Zylinder- und 6-Zylinder-Motoren).
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Außerdem bezieht sich die Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung auf den Fall, dass der Korrekturkoeffizient Kpinj zum Berechnen der Umschalteinspritzung (Tchg ms) anhand des Drucks (Pin kPa) in der Lufteinlassleitung justiert wird. Anstelle des Drucks (Pin kPa) in der Lufteinlassleitung können aber auch andere Parameter wie zum Beispiel eine Drosselklappenöffnung (0 bis 100% beispielsweise) oder ein Motorlastfaktor (0 bis 1,0) zum Einstellen des Korrekturkoeffizienten Kpinj verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 3
- Einlassleitung
- 6
- Einlasskrümmer
- 8
- Einlasskammer
- 9
- Auspuffkrümmer
- 11
- Katalysator
- 12
- Auspuffrohr
- 13
- Auspuffkanal
- 14
- Drosselklappe
- 17
- Gaskraftstoffbehälter (Gasbombe)
- 18
- Gaskraftstoff-Zuleitung
- 19
- Gaskraftstoff-Speiseleitung
- 20
- Gaskraftstoff-Einspritzventil
- 21
- Hauptsperrventil
- 22
- Druckreduzierventil
- 23
- Gaskraftstofffilter
- 24
- Gaskraftstoffdruck-/Temperaturfühler
- 25
- Flüssigkraftstofftank
- 26
- Flüssigkraftstoffpumpe
- 27
- Flüssigkraftstoffzuleitung
- 28
- Flüssigkraftstoff-Speiseleitung
- 29
- Flüssigkraftstoff-Einspritzventil
- 30
- Flüssigkraftstoff-Filter
- 31
- Druckregler
- 32
- Kraftstoffrückleitung
- 34
- Filtergehäuse
- 36
- Spülsteuerventil
- 37
- Einlasstemperaturfühler
- 38
- Luftstromfühler
- 39
- Einlassdruckfühler
- 40
- Gemischsensor
- 41
- Kraftstoffversorgung
- 42
- Steuereinheit
- 43
- Kraftstoffwählschalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6-43814 [0005]
- JP 2006-336499 [0005]
