DE112015005038T5

DE112015005038T5 - Motorsteuerstrategie

Info

Publication number: DE112015005038T5
Application number: DE112015005038.8T
Authority: DE
Inventors: Martin N. Andersson; Mark S. Swanson
Original assignee: Walbro LLC
Current assignee: Walbro LLC
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-12-14
Also published as: CN107407216A; WO2017078868A1; US20170306863A1; WO2016073811A1; US20170314490A1; CN107429626A; CN107407216B; US10358996B2; SE1750470A1; DE112016000162T5

Abstract

In zumindest einigen Ausführungen umfasst ein Verfahren zum Steuern der Motor-Leerlaufgeschwindigkeit das Vergleichen der Motorgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeits-Schwellenwert, wobei der Geschwindigkeits-Schwellenwert einen Bereich von Geschwindigkeiten enthalten kann, wenn die Motorgeschwindigkeit außerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt, dann wird der Zeitpunkt eines Zündfunkens eingestellt bis zu einem Schwellenwertbetrag der Zündzeitpunkteinstellung, und wenn die Motorgeschwindigkeit nicht innerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts nach der Einstellung bis zu dem Schwellenwertbetrag der Zündzeitpunkteinstellung liegt, dann Einstellen des Luft/Kraftstoffgemisches, das dem Motor bereitgestellt wird, um die Motorgeschwindigkeit in den Geschwindigkeits-Schwellenwert zu bringen.

Description

Verweis auf mit-anhängige Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/075,945, die am 6. November 2014 eingereicht wurde und die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Motorsteuerstrategie.
Hintergrund
Verbrennungsmotoren werden mit einem Kraftstoffgemisch versorgt, das typischerweise flüssigen Kraftstoff und Luft enthält. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoffgemisches kann für einen bestimmten Motor kalibriert werden, allerdings können verschiedene Betriebsmerkmale wie Kraftstofftyp, Höhe über dem Meeresspiegel, Zustand von Filtern oder anderen Motorkomponenten sowie Unterschiede zwischen Motoren und anderen Komponenten in einem Produktionslauf den Motorbetrieb beeinflussen.
Zusammenfassung
In zumindest einigen Ausführungen umfasst ein Verfahren zum Steuern der Leerlaufgeschwindigkeit des Motors:
Vergleichen der Motorgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeits-Schwellenwert, wobei der Geschwindigkeits-Schwellenwert einen Bereich von Geschwindigkeiten umfassen kann, wenn die Motorgeschwindigkeit außerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt, Einstellen des Zeitpunkts eines Zündfunkens bis hin zu einem Schwellenwertbetrag einer Zündzeitpunkteinstellung, und wenn die Motorgeschwindigkeit nach der Einstellung bis zum Schwellenwertbetrag der Zündzeitpunkteinstellung nicht innerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt, dann Einstellen des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor zur Verfügung gestellt wird, um die Motorgeschwindigkeit in den Geschwindigkeits-Schwellenwert zu bringen.
In mindestens einem Beispiel kann die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Umfang bereitgestellt werden, der ausreicht, um die Stärke einer zuvor gemachten Zündzeitpunkteinstellung zu reduzieren. In mindestens einem Beispiel wird, wenn die Zündzeitpunkteinstellung die hohe Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung erreicht, das Kraftstoffgemisch abgemagert, um die Motorgeschwindigkeit zu erhöhen. Die hohe Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung kann die maximale Zunahme der Frühzündung innerhalb des Schwellenwerts für die Zündzeitpunkteinstellung sein. Und in mindestens einem Beispiel, wenn die Zündzeitpunkteinstellung die niedrige Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung erreicht, wird das Kraftstoffgemisch angereichert, um die Motorgeschwindigkeit zu verringern. Die niedrige Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung kann die maximale Abnahme der Frühzündung innerhalb des Schwellenwerts für die Zündzeitpunkteinstellung sein.
In zumindest einigen Ausführungen umfasst ein Verfahren zum Erfassen von Motorzyklen:
Bestimmen der Zeit für aufeinanderfolgende Motorumdrehungen,
Vergleich der Zeit einer Umdrehung mit einer darauffolgenden Umdrehung,
Wiederholen des Vergleichs für eine erste Schwellenwertanzahl an Umdrehungen, und
Bestimmen, ob jede zweite Umdrehung entweder schneller oder langsamer ist als die dazwischen liegenden Umdrehungen für eine zweite Schwellenwertanzahl an Umdrehungen.
In mindestens einem Beispiel wird, wenn der zweite Schwellenwert erfüllt ist, ein Zündfunke basierend auf dem Motorumdrehungszeitpunkt weggelassen.
In mindestens einem Beispiel wird, wenn der zweite Schwellenwert innerhalb der ersten Schwellenwertanzahl an Motorumdrehungen nicht erfüllt ist, ein Zündfunke bei jeder zweiten Motorumdrehung weggelassen und dann die Motorgeschwindigkeit bestimmt. Wenn die ermittelte Motorgeschwindigkeit anzeigt, dass die Motorgeschwindigkeit nicht unter einen Schwellenwertbetrag abgesunken ist, kann das Überspringen des Zündvorgangs fortgesetzt werden. Und zusätzlich zum Fortsetzen des Überspringens des Zündvorgangs kann die Kraftstoffzufuhr zum Motor so eingestellt werden, dass sie dem Motoransaugzyklus entspricht. Wenn die ermittelte Motorgeschwindigkeit anzeigt, dass die Motorgeschwindigkeit unter einen Schwellenwertbetrag abgesunken ist, kann das Überspringen des Zündvorgangs zu entgegengesetzten Motorumdrehungen geändert werden. Nachdem das Überspringen des Zündvorgangs geändert ist, kann die Kraftstoffzufuhr zum Motor so eingestellt werden, dass sie dem Motoransaugzyklus entspricht.
In zumindest einigen Ausführungen umfasst ein Verfahren zum Steuern der Motorbeschleunigung oder -verzögerung:
Bestimmen des Auftretens einer Motorbeschleunigung oder -verzögerung, Einstellen des Zündzeitpunktes innerhalb vorausgewählter Schwellenwertgrenzen während der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors, und
Einstellen eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor während der Beschleunigung und Verzögerung des Motors zugeführt wird.
In mindestens einem Beispiel kann der Zündzeitpunkt bis zu einem Einstellungs-Schwellenwertbetrag eingestellt werden, entweder vor oder während die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Gemisches auftritt. Wenn eine Motorbeschleunigung bestimmt wird, kann der Zündzeitpunkt vorgerückt und das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann angereichert werden. Wenn eine Motorverzögerung bestimmt wird, kann der Zündzeitpunkt verzögert und das Luft/Kraftstoff-Gemisch angereichert werden. In zumindest einigen Motorsystemen wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch durch Steuern eines Ventils gesteuert, das den Kraftstoffstrom zum Motor verringert, und das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann gesteuert werden, indem die Zeitdauer verringert wird, in der das Ventil den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert, um das Gemisch anzureichern, oder indem die Zeit erhöht wird, in der das Ventil den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert, um das Gemisch abzumagern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen und der besten Betriebsart wird unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen fortgesetzt, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Motors und eines Vergaser mit einer Kraftstoffgemisch-Steuervorrichtung zeigt,
2 eine Bruchstück-Ansicht eines Schwungrades und von Zündkomponenten des Motors zeigt,
3 ein schematisches Diagramm eines Zündkreises zeigt,
4 ein Flussdiagramm für einen Motorsteuerprozess zeigt,
5 einen Graph einer repräsentativen Motorleistungskurve zeigt,
6–8 Graphen sind, die mehrere Variablen zeigen, die während eines Motorgeschwindigkeitstests verfolgt werden können,
9 ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Steuerprozesses eines Motorleerlaufbetriebs zeigt, und
10 ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Motorzündungs- und/oder Kraftstoff-Steuerprozesses zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme im größeren Detail auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 einen Motor 2 und eine Ladungs-Bildungs-Vorrichtung 4, die ein Kraftstoff- und Luft-Gemisch an den Motor 2 liefert, um den Motorbetrieb zu unterstützen. In mindestens einer Ausführung umfasst die Ladungs-Bildungs-Vorrichtung 4 einen Vergaser, und der Vergaser kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, einschließlich beispielsweise Membran- und Schwimmerkammer-Vergaser. Ein Vergaser 4 vom Membrantyp ist in 1 dargestellt. Der Vergaser 4 nimmt Kraftstoff von einem Kraftstofftank 6 auf und umfasst eine Gemisch-Steuervorrichtung 8, die in der Lage ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des vom Vergaser abgegebenen Gemisches zu ändern. Um ein gewünschtes momentanes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen, wird ein Vergleich der Motorgeschwindigkeit vor und nach dem Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt. Basierend auf diesem Vergleich kann die Gemisch-Steuervorrichtung 8 oder eine andere Komponente verwendet werden, um das Kraftstoff- und Luft-Gemisch zu ändern, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen.
Die Motorgeschwindigkeit kann auf unzähligen Wegen bestimmt werden, wobei einer davon Signale innerhalb eines Zündsystems 10 verwendet, wie sie von einem Magneten auf einem rotierenden Schwungrad 12 erzeugt werden können. Die 2 und 3 veranschaulichen ein beispielhaftes Signalerzeugungs- oder Zündsystem 10 zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor 2, wie beispielsweise von der Art (aber nicht darauf beschränkt), die typischerweise bei handgehaltenen und bodengestützten Rasen- und Gartengeräten eingesetzt wird. Diese Geräte umfassen Kettensägen, Trimmer, Rasenmäher und dergleichen. Das Zündsystem 10 könnte gemäß einer von zahlreichen Ausführungen, einschließlich magnetischer oder kapazitiver Entladekonstruktionen, so aufgebaut sein, dass es mit einem Motorschwungrad 12 zusammenwirkt und im Allgemeinen ein Steuersystem 14 und einen Zündschuh 16 zum Verbinden mit einer Zündkerze (nicht gezeigt) aufweist.
Das Schwungrad 12 dreht sich um eine Achse 20 unter der Leistung des Motors 2 und umfasst Magneten oder magnetische Abschnitte 22. Wenn sich das Schwungrad 12 dreht, drehen sich die magnetischen Abschnitte 22 vorbei und interagieren elektromagnetisch mit Komponenten des Steuersystems 14, um unter anderem die Motorgeschwindigkeit zu erfassen.
Das Steuersystem 14 umfasst einen ferromagnetischen Stator-Kern oder einen laminierten Stapel 30, der darum gewunden eine Ladewicklung 32, eine primäre Zündwicklung 34 und eine sekundäre Zündwicklung 36 aufweist. Die Primär- und Sekundärwicklungen 34, 36 definieren grundsätzlich einen Aufwärtstransformator oder eine Zündspule, der bzw. die zum Zünden einer Zündkerze verwendet wird. Das Steuersystem umfasst auch eine Schaltung 38 (gezeigt in 3) und ein Gehäuse 40, wobei die Schaltung 38 entfernt von dem laminierten Stapel 30 und den verschiedenen Wicklungen angeordnet sein kann. Wenn die magnetischen Abschnitte 22 an dem laminierten Stapel 30 vorbeigedreht werden, wird ein Magnetfeld in den laminierten Stapel 30 eingeführt, das wiederum eine Spannung in den verschiedenen Wicklungen induziert. Beispielsweise induzieren die sich drehenden magnetischen Abschnitte 22 ein Spannungssignal in der Ladewicklung 32, das die Anzahl der Umdrehungen des Motors 2 im Steuersystem anzeigt. Das Signal kann verwendet werden, um die Rotationsgeschwindigkeit oder Drehzahl des Schwungrads 12 und der Kurbelwelle 19 und damit des Motors 2 zu bestimmen. Schließlich wird die in der Ladewicklung 32 induzierte Spannung auch dazu verwendet, die Schaltung 38 zu versorgen und einen Zündentladekondensator 62 in bekannter Weise aufzuladen. Nach dem Empfang eines Auslösesignals entlädt sich der Kondensator 62 durch die Primärwicklung 34 der Zündspule, um eine herauftransformierte Hochspannung in der Sekundärwicklung 36 der Zündspule zu induzieren, die ausreicht, um einen Funken über eine Funkenstrecke einer Zündkerze 47 zu verursachen, um ein Kraftstoff- und Luftgemisch innerhalb einer Brennkammer des Motors zu zünden.
Im normalen Motorbetrieb treibt die Abwärtsbewegung eines Motorkolbens während eines Leistungshubes eine Pleuelstange (nicht dargestellt) an, die wiederum die Kurbelwelle 19 dreht, die das Schwungrad 12 dreht. Wenn sich die magnetischen Abschnitte 22 an dem laminierten Stapel 30 vorbei drehen, wird ein Magnetfeld erzeugt, das eine Spannung in der nahe gelegenen Ladewicklung 32 induziert, die für mehrere Zwecke verwendet wird. Zuerst kann die Spannung verwendet werden, um dem Steuersystem 14 Leistung zuzuführen, einschließlich Komponenten der Schaltung 38. Zweitens wird die induzierte Spannung verwendet, um den Hauptentladekondensator 62 zu laden, der die Energie speichert, bis er angewiesen wird, sich zu entladen, wobei der Kondensator 62 zu dieser Zeit seine gespeicherte Energie über die primäre Zündwicklung 34 entlädt. Schließlich wird die in der Ladewicklung 32 induzierte Spannung verwendet, um ein Motorgeschwindigkeits-Eingangssignal zu erzeugen, das einem Mikrocontroller 60 der Schaltung 38 zugeführt wird. Dieses Motorgeschwindigkeits-Eingangssignal kann eine Rolle im Betrieb des Zündzeitpunkts spielen, ebenso wie ein Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Kraftstoffgemisches, das dem Motor zugeführt wird, wie es unten beschrieben ist.
Nun hauptsächlich auf 3 Bezug nehmend umfasst das Steuersystem 14 die Schaltung 38 als ein Beispiel für die Art der Schaltung, die verwendet werden kann, um das Zündzeitpunkt-Steuersystem 14 zu implementieren. Jedoch können alternativ viele Variationen dieser Schaltung 38 verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Schaltung 38 interagiert mit der Ladewicklung 32, der primären Zündwicklung 34 und vorzugsweise einem Not-Aus-Schalter und umfasst im Allgemeinen den Mikrocontroller 60, einen Zündentladekondensator 62 und einen Zündthyristor 64.
Der Mikrocontroller 60 kann, wie in 3 gezeigt, ein 8-poliger Prozessor sein, der einen internen Speicher nutzt oder auf einen anderen Speicher zugreifen kann, um sowohl Code als auch Variablen und/oder Systembetriebsanweisungen zu speichern. Es können jedoch alle anderen gewünschten Steuerungen, Mikrocontroller oder Mikroprozessoren verwendet werden. Stift oder Pol 1 des Mikrocontrollers 60 ist über einen Widerstand und eine Diode an die Ladewicklung 32 gekoppelt, so dass eine induzierte Spannung in der Ladewicklung 32 gleichgerichtet ist und den Mikrocontroller mit Leistung versorgt. Auch wenn eine Spannung in der Ladewicklung 32 induziert wird, wie oben beschrieben, tritt Strom durch eine Diode 70 hindurch und lädt den Zündentladekondensator 62 auf, wobei angenommen wird, dass der Zündthyristor 64 in einem nicht-leitenden Zustand ist. Der Zündentladekondensator 62 hält die Ladung, bis der Mikrocontroller 60 den Zustand des Thyristors 64 ändert. Der Mikrocontrollerstift oder -pol 5 ist an die Ladewicklung 32 gekoppelt und empfängt ein elektronisches Signal, das für die Motorgeschwindigkeit repräsentativ ist. Der Mikrocontroller verwendet dieses Motorgeschwindigkeitssignal, um eine bestimmte Betriebsfolge auszuwählen, deren Auswahl den gewünschten Zündzeitpunkt beeinflusst. Stift oder Pol 7 ist über einen Widerstand 72 an das Gate oder Gatter des Thyristors 64 gekoppelt und überträgt vom Mikrocontroller 60 ein Zündsignal, das den Zustand des Thyristors 64 steuert. Wenn das Zündsignal auf Pol 7 niedrig ist, ist der Thyristor 64 nicht-leitend und der Kondensator 62 kann geladen werden. Wenn das Zündsignal hoch ist, ist der Thyristor 64 leitend und der Kondensator 62 entlädt sich durch die Primärwicklung 34, wodurch ein Zündimpuls verursacht wird, der in die Sekundärwicklung 36 zu induzieren und weiter zur Zündkerze 47 zu schicken ist. Somit steuert der Mikrocontroller 60 die Entladung des Kondensators 62 durch Steuern des leitenden Zustands des Thyristors 64. Schließlich stellt der Stift oder Pol 8 dem Mikrocontroller 60 eine Massereferenz zur Verfügung.
Um den Betrieb der Schaltung zusammenzufassen, erfährt die Ladewicklung 32 eine induzierte Spannung, die den Zündentladekondensator 62 auflädt und dem Mikrocontroller 60 Leistung und ein Motorgeschwindigkeitssignal zur Verfügung stellt. Der Mikrocontroller 60 gibt ein Zündsignal auf Stift oder Pol 7 aus, gemäß dem berechneten Zündzeitpunkt, das den Thyristor 64 einschaltet. Sobald der Thyristor 64 leitend ist, ist ein Strompfad durch den Thyristor 64 und die Primärwicklung 34 für die in dem Kondensator 62 gespeicherte Ladung gebildet. Der durch die Primärwicklung 34 entladene Strom induziert einen Hochspannungs-Zündimpuls in der Sekundärwicklung 36. Dieser Hochspannungsimpuls wird dann an die Zündkerze 47 geliefert, wo er über den Funkenspalt überspringt, wodurch eine Luft/Kraftstoff-Ladung in der Brennkammer entzündet wird, um den Verbrennungsprozess einzuleiten.
Wie oben erwähnt, kann der Mikrocontroller 60 oder ein anderer Controller eine Rolle im Ändern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Kraftstoffgemisches spielen, das von einem Vergaser 4 (beispielsweise) an den Motor 2 geliefert wird. Bei der Ausführungsform der 1 ist der Vergaser 4 ein Vergaser vom Membrantyp mit einer Membran-Kraftstoffpumpenanordnung 74, einer Membran-Kraftstoff-Dosieranordnung 76 und einer Absaug-/Ansaug-Anordnung 78, wobei der allgemeine Aufbau und die Funktion von jedem davon bekannt ist. Der Vergaser 4 umfasst einen Kraftstoff- und Luft-Misch-Durchgang 80, der Luft an einem Einlassende und Kraftstoff durch einen Kraftstoffkreislauf 82 aufnimmt, der mit Kraftstoff von der Kraftstoff-Dosieranordnung 76 versorgt wird. Der Kraftstoffkreislauf 82 weist einen oder mehrere Durchgänge, Öffnungen und/oder Kammern auf, die in einem Vergaserhauptkörper ausgebildet sind. Ein Beispiel eines Vergasers von diesem Typ ist im US-Patent Nr. 7,467,785 offenbart, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. Die Gemisch-Steuer-Vorrichtung 8 ist wirksam, um den Kraftstoffstrom in wenigstens einem Teil des Kraftstoffkreislaufs zu ändern, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Kraftstoffgemisches zu ändern, das vom Vergaser 4 zum Motor geliefert wird, um den Motorbetrieb zu unterstützen, wie es durch eine Drossel vorgegeben wird.
Für eine gegebene Drosselstellung variiert die Leistungsabgabe für einen Motor als eine Funktion des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Eine repräsentative Motorleistungskurve 94 ist in 5 als eine Funktion des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gezeigt, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von links nach rechts auf dem Diagramm magerer wird. Diese Kurve 94 zeigt, dass die Steigung der Kurve auf der fetten Seite deutlich geringer ist als die Steigung der Kurve auf der mageren Seite. Wenn daher ein reicheres oder fettes Kraftstoffgemisch abgemagert wird, erhöht sich die Motorgeschwindigkeit im Allgemeinen um einen geringeren Betrag, als wenn ein mageres Kraftstoffgemisch um dieselbe Menge abgemagert wird. Dies ist in 5 dargestellt, wobei der Betrag an Abmagerung zwischen den Punkten 96 und 98 der gleiche ist wie zwischen den Punkten 100 und 102, allerdings ist die Motorgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Punkten 100 und 102 größer als zwischen den Punkten 96 und 98. In diesem Beispiel sind die Punkte 96 und 98 fetter oder reicher als ein Kraftstoffgemisch, das der Motorspitzenleistung entspricht, während der Punkt 100 einem Kraftstoffgemisch entspricht, das eine Motorspitzenleistung liefert und der Punkt 102 magerer ist als alle anderen Punkte.
Die Eigenschaften der Motorleistungskurve 94 können in einem Motorsteuerprozess 84 verwendet werden, der ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Kraftstoffgemisch bestimmt, das dem Motor zugeführt wird. Ein Beispiel eines Motorsteuerprozesses 84 ist in 4 gezeigt und umfasst einen Motorgeschwindigkeitstest, bei dem die Motorgeschwindigkeit als eine Funktion einer Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Kraftstoffgemisches bestimmt wird, sowie einen Analyseabschnitt, in dem Daten von dem Motorgeschwindigkeitstest verwendet werden, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoffgemisches zu bestimmen oder zu bestätigen.
Der Motorsteuerprozess 84 beginnt bei 86 und umfasst einen oder mehrere Motorgeschwindigkeitstests. Jeder Motorgeschwindigkeitstest kann im Wesentlichen drei Schritte umfassen. Die Schritte umfassen ein Messen der Motorgeschwindigkeit bei 87, ein Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Kraftstoffgemisches, das dem Motor zugeführt wird, bei 88 und dann ein Messen der Motorgeschwindigkeit bei 92, nachdem mindestens ein Teil der Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgetreten ist.
Der erste Schritt ist, die aktuelle Motorgeschwindigkeit zu messen, bevor das Kraftstoffgemisch abgemagert wird. Die Motorgeschwindigkeit kann durch den Mikrocontroller 60 bestimmt werden, wie oben erwähnt, oder auf irgendeine andere geeignete Weise. Dies wird in einer Ausführung durch das Messen von drei Motorgeschwindigkeitsparametern erreicht, wobei der erste die zyklische Motorgeschwindigkeit ist. Dies ist der Zeitunterschied für eine Umdrehung des Motors. Bei den meisten Motoren gibt es eine große Menge an wiederholbaren zyklischen Motorgeschwindigkeitsänderungen zusammen mit einer beträchtlichen Menge an nicht wiederholbaren zyklischen Motorgeschwindigkeitsänderungen. Dies ist in 6 ersichtlich, wo die zyklische Motorgeschwindigkeit bei 104 gezeigt ist. Da es schwierig ist diese zyklische Variabilität bei weiteren Bestimmungen zu verwenden, wird ein rollender Mittelwert (genannt F1-XX) erzeugt, wobei XX die Anzahl der gemittelten Umdrehungen ist und F1 im Allgemeinen ein niedriger Mittelwert wie 4 oder 6 ist. Dies beseitigt die große wiederholbare zyklische Motorgeschwindigkeitsänderung zu einem Großteil, dämpft aber die nicht wiederholbaren zyklischen Motorgeschwindigkeitsänderungen nicht zu stark. Der dritte Motorgeschwindigkeitswert ist F2-XX und F2 ist ein größerer Mittelwertwert, wie beispielsweise 80 Umdrehungen. Dieser Betrag der Mittelung dämpft jede Änderung der Geschwindigkeitsänderung stark und die Absicht ist, die Wirkung der Motorgeschwindigkeitsänderung aufgrund von Abmagerung auszudämpfen. Da nun zwei verwendbare UPM-Werte, in diesem Beispiel F1-6 und F2-80, vorliegen, kann die Differenz dieser Werte verwendet werden, um die Änderung der Motorgeschwindigkeit darzustellen, die durch die Abmagerung des Kraftstoffgemisches während eines Motorgeschwindigkeitstests verursacht wurde.
Zusätzlich zum Messen der Motorgeschwindigkeit umfasst der Motorgeschwindigkeitstest das Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zum Motor zugeführten Kraftstoffgemisches. Dies kann mit der Gemisch-Steuer-Vorrichtung erreicht werden, beispielsweise kann das Solenoid- oder Magnet-Ventil 8 betätigt werden, wodurch ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines vom Vergaser 4 an den Motor 2 gelieferten Gemisches geändert wird. In zumindest einigen Ausführungen kann das Magnet-Ventil 8 in seine geschlossene Position bewegt werden, um den Kraftstoffstrom zu einer Hauptkraftstofföffnung oder -düse 90 zu reduzieren, wodurch das Kraftstoff- und Luftgemisch abgemagert wird. Das Ventil 8 kann für eine bestimmte Zeitspanne oder eine Dauer, die von einem Betriebsparameter wie der Motorgeschwindigkeit abhängt, geschlossen werden. In einer Form ist das Ventil 8 für eine bestimmte Anzahl oder einen Bereich von Motorumdrehungen geschlossen (oder nahezu geschlossen), wie etwa 1 bis 150 Umdrehungen. Dies definiert eine Abmagerungsperiode, in der das magerere Kraftstoff- und Luftgemisch dem Motor 2 zugeführt wird. Nahe, am oder kurz nach dem Ende der Abmagerungsperiode wird die Motorgeschwindigkeit bei 92 erneut bestimmt, wie oben angegeben.
Die 6–8 zeigen die Motorgeschwindigkeit (in Umdrehungen pro Minute) gegenüber der Anzahl der Motorumdrehungen während eines oder mehrerer Motorgeschwindigkeitstests. F1-6 ist durch die Linie 106 gezeigt, F2-80 ist durch die Linie 108 gezeigt, das Magnet-Betätigungssignal ist durch die Linie 110 dargestellt und ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis (Lambda) ist durch die Linie 112 dargestellt.
6 zeigt, dass das anfängliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei Lambda = 0,81 fett ist. Die Menge der Abmagerung in dem Beispiel-Test war 50 Grad für 20 Umdrehungen. Dies bedeutet, dass das Magnet-Ventil 50 Grad früher im Motor-Hub betätigt wurde, als es im normalen Motorbetrieb (beispielsweise einem Betrieb, anders als während des Tests) betätigt worden wäre. Die erhöhte Dauer der Magnet-Betätigung führt zu einem abgemagerten Kraftstoffgemisch. Von dieser Abmagerung beträgt die mittlere Differenz der Umdrehung pro Minute F1-6 und F2-80 30 Umdrehungen pro Minute. Da die Abmagerung so groß ist, 50 Grad, wird eine Abnahme von 30 Umdrehungen pro Minute beobachtet, obwohl das anfängliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis noch 6% reicher ist als ein Kraftstoffgemisch-Verhältnis, das eine Spitzenmotorleistung ergeben würde.
7 zeigt den gleichen 50-Grad-Abmagerungs-Test für 20 Umdrehungen, aber das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu Beginn liegt bei Lambda = 0,876, was etwa der Spitzenmotorleistung entspricht. Die mittlere Motorgeschwindigkeitsdifferenz zwischen F1-6 und F2-80 beträgt in diesem Beispiel 148 Umdrehungen pro Minute, etwa fünfmal mehr als die Geschwindigkeitsdifferenz bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Lambda = 0,81 zu Beginn.
Da der beschriebene Prozess das Abmagern eines Kraftstoffgemisches beinhaltet, sollte das anfängliche oder kalibrierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis reicher oder fetter sein als gewünscht. Dadurch wird sichergestellt, dass zumindest etwas Abmagerung zu einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis führt. In zumindest einigen Ausführungen kann das anfängliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis bis zu etwa 30% reicher oder fetter sein als das Kraftstoffgemisch, das der Spitzenmotorleistung entspricht. Anstelle oder zusätzlich zum Abmagern kann ein Anreichern des Kraftstoffgemisches in einer gegebenen Vergaserkonstruktion möglich sein, und in diesem Fall könnte der Motorgeschwindigkeitstest einen Anreicherungsschritt umfassen, wenn ermittelt wurde, dass ein übermäßig mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis existiert. Das Anreichern kann beispielsweise erfolgen, indem bewirkt wird, dass zusätzlicher Kraftstoff dem Motor zugeführt wird, oder indem der Luftstrom verringert wird. Das Verfahren kann einfacher sein, indem man mit einem reicheren oder fetteren Kraftstoffgemisch beginnt und es abmagert, wie es hierin betrachtet wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf den in 4 gezeigten Motorsteuerprozess werden die beiden bei 87 und 92 erhaltenen Motorgeschwindigkeitsmessungen bei 93 verglichen. Um die Genauigkeit des Motorsteuerungsprozesses zu verbessern, können mehrere Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt werden, wobei ein Zähler bei 97 nach jedem Motorgeschwindigkeitstest erhöht wird und der Zähler bei 99 mit einem Schwellenwert verglichen wird, um zu bestimmen, ob eine gewünschte Anzahl an Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt wurde. Wenn eine gewünschte Anzahl an Tests durchgeführt wurde, analysiert der Prozess 84 die Daten von dem oder den Motorgeschwindigkeitstest(s).
Um zu bestimmen, ob das Kraftstoffgemisch, das dem Motor zugeführt wurde, bevor der Motorgeschwindigkeitstest durchgeführt wurde, innerhalb eines gewünschten Bereichs an Luft/Kraftstoff-Verhältnissen lag, wird die bei 93 ermittelte Motorgeschwindigkeitsdifferenz mit einem oder mehreren Schwellenwerten bei 95 verglichen. Minimale und maximale Schwellenwerte können für die Motorgeschwindigkeitsdifferenz verwendet werden, die als ein Ergebnis des Abmagerns des dem Motor zur Verfügung gestellten Kraftstoffgemisches auftritt. Eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz, die unterhalb des minimalen Schwellenwerts liegt (der eine gewisse Anzahl von Umdrehungen pro Minute sein könnte), zeigt wahrscheinlich an, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor der Abmagerung fetter war als ein Gemisch, das der Spitzenmotorleistung entspricht. Umgekehrt zeigt eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz, die oberhalb des maximalen Schwellenwerts liegt (der eine gewisse Anzahl von Umdrehungen pro Minute sein könnte), an, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu mager wurde (was hervorhebt, dass das Kraftstoffgemisch zu Beginn magerer war als ein Spitzenleistungs-Kraftstoffgemisch, wie oben erwähnt). In mindestens einigen Ausführungen beträgt der minimale Schwellenwert 15 Umdrehungen pro Minute und der maximale Schwellenwert beträgt 500 Umdrehungen pro Minute oder mehr. Diese Werte sollen illustrativ und nicht einschränkend sein – unterschiedliche Motoren und Bedingungen können die Verwendung unterschiedlicher Schwellenwerte zulassen.
Bei dem in 4 gezeigten Prozess 84 wird der Motorgeschwindigkeitstest mehrmals in einer einzigen Iteration des Prozesses 84 durchgeführt. Bei einer Iteration des Prozesses 84 wird bei 95 bestimmt, ob die Motorgeschwindigkeitsdifferenz eines oder mehrerer der Motorgeschwindigkeitstests innerhalb der Schwellenwerte liegt, und wenn ja, kann der Prozess bei 101 enden. Das heißt, wenn eine Schwellenwertanzahl (eins oder mehr) der bestimmten Motorgeschwindigkeitsdifferenz von 93 innerhalb der Schwellenwerte liegen, kann der Prozess enden, weil das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu Beginn (beispielsweise das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches vor dem ersten Motorgeschwindigkeitstest dieser Prozessiteration) bei oder innerhalb eines akzeptablen Bereichs eines gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liegt. In einer Ausführung können fünf Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt werden, und eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz innerhalb der Schwellenwerte kann von mindestens drei der fünf Motorgeschwindigkeitstests erforderlich sein. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt werden (einschließlich nur eines) und eine beliebige Anzahl von Ergebnissen innerhalb der Schwellenwerte kann erforderlich sein (einschließlich nur eines und hoch bis zur Anzahl der durchgeführten Motorgeschwindigkeitstests).
Wenn eine Schwellenwertanzahl von Motorgeschwindigkeitsdifferenzen (bestimmt bei 93) nicht innerhalb der Schwellenwerte liegt, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches bei 103 auf ein neues Luft/Kraftstoff-Verhältnis geändert werden und die Motorgeschwindigkeitstests werden unter Verwendung des neuen Luft/Kraftstoff-Verhältnis wiederholt. Bei 95, wenn eine unerwünschte Anzahl von Motorgeschwindigkeitsdifferenzen kleiner als der minimale Schwellenwert war, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoffgemisches bei 103 abgemagert werden, bevor die Motorgeschwindigkeitstests wiederholt werden. Dies liegt daran, dass eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz, die kleiner als der minimale Schwellenwert ist, zeigt, dass das Kraftstoffgemisch bei 87 zu fett war. Daher ist das neue Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 103 magerer als wenn die vorherigen Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt würden. Dies kann wiederholt werden, bis eine Schwellenwertanzahl der Motorgeschwindigkeitsdifferenzen innerhalb der Schwellenwerte liegt, was anzeigt, dass das Kraftstoffgemisch, das dem Motor vor der Durchführung der Motorgeschwindigkeitstest (beispielsweise bei 87) zugeführt wurde, ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist. Gleichermaßen bei 95, wenn eine unerwünschte Anzahl von Motorgeschwindigkeitsdifferenzen größer war als der maximale Schwellenwert, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoffgemisches bei 103 weniger abgemagert, oder sogar angereichert, werden, bevor die Motorgeschwindigkeitstests wiederholt werden. Dies liegt daran, dass eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz, die größer als der maximale Schwellenwert ist, anzeigt, dass das Kraftstoffgemisch bei 87 zu mager war. Daher ist das neue Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 103, in diesem Fall, fetter als wenn die vorherigen Motorgeschwindigkeitstests durchgeführt würden. Dies kann auch wiederholt werden, bis eine Schwellenwertanzahl der Motorgeschwindigkeitsdifferenzen innerhalb der Schwellenwerte liegt, mit einem unterschiedlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu Beginn jeder Iteration des Prozesses.
Wenn eine gewünschte Anzahl von zufriedenstellenden Motorgeschwindigkeitsdifferenzen (d.h. zwischen den Schwellenwerten) bei einem gegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis auftritt, kann dieses Luft/Kraftstoff-Verhältnis für einen weiteren Betrieb des Motors aufrechterhalten werden. Das heißt, dass das Magnet-Ventil 8 während des normalen Motorbetriebs im Allgemeinen in der gleichen Weise betätigt werden kann, wie es bei den Motorgeschwindigkeitstests betätigt wurde, die die zufriedenstellenden Ergebnisse lieferten.
8 zeigt eine Kraftstoffgemisch-Einstell-Testreihe, ausgehend von einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis von etwa Lambda = 0,7 und endend mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von etwa Lambda = 0,855. In dieser Reihe wurde der Schritt des Abmagerns mehrmals wiederholt bis eine gewünschte Anzahl von Motorgeschwindigkeitsdifferenzen innerhalb der Schwellenwerte auftrat. Dies führte zu einem gewählten Luft/Kraftstoff-Verhältnis von etwa Lambda = 0,855, und der Motor kann danach mit einem Kraftstoffgemisch bei oder nahezu auf diesem Wert betrieben werden für eine verbesserte Motorleistung durch Steuerung des Magnet-Ventils 8 oder einer anderen Gemisch-Steuer-Vorrichtung.
Wie oben erwähnt kann der Prozess, anstatt zu versuchen, eine Motorgeschwindigkeitsdifferenz (nach dem Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses) zu finden, die so klein wie möglich ist, um das Kraftstoffgemisch der Motorspitzenleistung anzuzeigen, nach einer relativ großen Motorgeschwindigkeitsdifferenz suchen, die größer sein kann als ein minimaler Schwellenwert. Dies kann vorteilhaft sein, weil es manchmal schwierig sein kann, eine kleine Motorgeschwindigkeitsdifferenz während des realen Motorengebrauchs zu bestimmen, wenn der Motor unter Last ist und die Last während des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Testprozesses variieren kann. Beispielsweise kann der Motor mit einem Werkzeug verwendet werden, das verwendet wird, um Gras (beispielsweise Unkraut-Trimmer) oder Holz (beispielsweise Kettensäge) zu schneiden. Natürlich könnte der Motor in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Durch die Verwendung einer größeren Geschwindigkeitsdifferenz im Prozess hat das "Rauschen" der Motorlastbedingungen der realen Welt weniger Auswirkungen auf die Ergebnisse. Zusätzlich können, wie oben angemerkt, signifikante Abweichungen in der zyklischen Geschwindigkeit während des normalen Betriebs von wenigstens einigen kleinen Motoren auftreten, die die Bestimmung kleinerer Motorgeschwindigkeitsunterschiede sehr schwierig machen.
Wie oben erwähnt kann sich die Motorlast ändern, wenn ein Werkzeug oder eine Vorrichtung, die von dem Motor angetrieben wird, in Gebrauch ist. Solche Motorbetriebsänderungen können auftreten, während der Motorgeschwindigkeitstest durchgeführt wird. Um das Bestimmen zu erleichtern, ob sich ein Motorbetriebszustand (beispielsweise die Last) während des Motorgeschwindigkeitstests geändert hat, kann die Motorgeschwindigkeit ein drittes Mal gemessen werden, eine ausreichende Zeitspanne nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während eines Motorgeschwindigkeitstests geändert wurde, um dem Motor zu gestatten sich nach der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Änderung wiederherzustellen bzw. zurückzustellen. Wenn sich die erste Motorgeschwindigkeit (die vor der Kraftstoffgemisch-Änderung gemessen wurde) und die dritte Motorgeschwindigkeit (die nach der Kraftstoffgemisch-Änderung und nach einer Wiederherstellungs- oder Rückstellperiode gemessen wurde) signifikant unterschiedlich sind, kann dies eine Änderung der Motorbelastung während des Testzyklus anzeigen. In dieser Situation kann die Motorgeschwindigkeitsänderung nicht allein durch die Kraftstoffgemisch-Änderung (Abmagerung) während des Motorgeschwindigkeitstests bedingt gewesen sein. Diese Testdaten können daher entweder ignoriert werden (d.h. bei der weiteren Berechnung nicht verwendet werden) oder es kann ein Korrekturfaktor angewendet werden, um den geänderten Motorzustand zu berücksichtigen und eine genauere Luft/Kraftstoff-Verhältnisbestimmung sicherzustellen.
In einer Form und wie oben erwähnt, umfasst die Gemisch-Steuer-Vorrichtung, die verwendet wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie oben erwähnt zu ändern, ein Ventil 8, das einen Fluidstrom innerhalb des Vergasers 4 unterbricht oder hemmt. In mindestens einer Ausführung beeinflusst das Ventil 8 einen flüssigen Kraftstoffstrom, um die Kraftstoffströmungsrate vom Vergaser 4 zu reduzieren und dadurch das Kraftstoff- und Luftgemisch abzumagern, das vom Vergaser zum Motor zugeführt wird. Das Ventil kann elektrisch gesteuert und betätigt werden. Ein Beispiel für ein solches Ventil ist ein Solenoid- oder Magnet-Ventil. Das Ventil 8 kann zwischen der offenen und der geschlossenen Position hin und her bewegt werden, wenn der Magnet betätigt wird. In einer Form verhindert das Ventil den Kraftstoffstrom durch einen Durchgang 120 (1) oder hemmt diesen zumindest, wenn das Ventil geschlossen ist, und ermöglicht einen Kraftstoffstrom durch den Durchgang, wenn das Ventil geöffnet ist. Wie gezeigt ist das Ventil 8 angeordnet, um den Strom bzw. Fluss durch einen Bereich des Kraftstoffkreislaufs zu steuern, der stromabwärts der Kraftstoffdosierungsanordnung und stromaufwärts einer Hauptkraftstoffdüse angeordnet ist, der in den Kraftstoff- und Luft-Misch-Durchgang mündet. Selbstverständlich kann das Ventil 8, falls gewünscht, mit einem anderen Bereich des Kraftstoffkreislaufs verbunden sein. Durch Öffnen oder Schließen des Ventils 8 wird die Strömungsrate des Kraftstoffs zur Hauptkraftstoffdüse ändert (d.h. reduziert, wenn das Ventil geschlossen ist), wie das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Kraftstoffgemisches, das vom Vergaser abgegeben wird. Ein Vergaser mit Ventil mit drehbarer Drossel kann, obwohl es nicht erforderlich ist, leicht verwendet werden, da der gesamte Kraftstoff dem Kraftstoff- und Luft-Misch-Durchgang von einem einzigen Kraftstoffkreislauf zur Verfügung gestellt werden kann, auch wenn andere Vergaser verwendet werden können.
Bei einigen Motorsystemen kann eine Zündschaltung 38 die Leistung bereitstellen, die zum Betätigen des Magnet-Ventils 8 erforderlich ist. Eine Steuerung 60, die mit der Zündschaltung 38 verbunden ist oder Teil der Zündschaltung 38 ist, kann auch verwendet werden, um das Magnet-Ventil 8 zu betätigen, auch wenn eine separate Steuerung verwendet werden kann. Wie in 3 gezeigt kann die Zündschaltung 38 eine Magnet-Treiber-Teilschaltung 130 umfassen, die mit dem Stift oder Pol 3 des Controllers 60 und mit dem Magnet an einem Knoten oder Verbinder 132 verbunden ist. Die Steuerung kann eine programmierbare Vorrichtung sein und kann verschiedene Tabellen, Diagramme oder andere Befehle aufweisen, die ihr zugänglich sind (beispielsweise in einem Speicher gespeichert, der durch die Steuerung zugänglich ist), auf der bestimmte Funktionen des Controllers basieren.
Die Zeitsteuerung des Magnet-Ventils, wenn es während des Abschnitts der Zeit angesteuert wird, in dem Kraftstoff in den Kraftstoff- und Luft-Misch-Durchgang strömt, kann als ein kalibrierter Zustand gesteuert werden, um die normale Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Kurve zu bestimmen. Um den Energieverbrauch durch den Magneten zu reduzieren, kann der Kraftstoffgemisch-Steuerprozess umgesetzt werden (d.h. der Magnet kann betätigt werden) während des späteren Abschnitts der Zeit, wenn Kraftstoff zum Kraftstoff- und Luft-Misch-Durchgang strömt (und Kraftstoff strömt im Allgemeinen zur Kraftstoff-Dosierkammer während des Motor-Ansaughubes). Dies verringert die Dauer, in der der Magnet angesteuert werden muss, um eine gewünschte Abmagerung zu erreichen. Innerhalb eines gegebenen Fensters führt das frühere Ansteuern des Magneten innerhalb der Kraftstoffströmungszeit zu einer größeren Abmagerung und ein späteres Ansteuern des Magneten zu einer geringeren Abmagerung. In einem Beispiel eines Abmagerungs-Tests kann der
Magnet während einer kurzen Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 30, angesteuert werden. Die resultierende Motorgeschwindigkeit würde gegen Ende dieser Abmagerungsperiode von 30 Umdrehungen gemessen und danach mit der Motorgeschwindigkeit vor der Abmagerungsperiode verglichen werden.
Bei einem Vier-Takt-Motor kann die Magnet-betätigte Abmagerung während jeder zweiten Motorumdrehung oder nur während des Ansaughubs auftreten. Das gleiche Konzept des Betreibens des Magneten während jeder zweiten Umdrehung könnte bei einem Zwei-Takt-Motor funktionieren, wobei der Hauptunterschied darin liegt, dass die Magnet-Ansteuerzeit etwas ansteigen würde. Bei langsameren Motorgeschwindigkeiten bei einem Zwei-Takt-Motor könnte die Magnet-Steuerung dann auf jede Umdrehung umschalten, was sowohl die Motorleistung als auch die Systemgenauigkeit verbessern kann.
Es wird auch angenommen, dass es möglich ist, das System zu verwenden, um ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch zur Verfügung zu stellen, um die Motorbeschleunigung zu unterstützen. Dies kann durch Ändern des Zündzeitpunkts (beispielsweise Vorrücken des Zündzeitpunkts) und/oder durch Verringern der Dauer erreicht werden, in der der Magnet angesteuert wird, so dass weniger Abmagerung und daher ein fetteres Kraftstoffgemisch bereitgestellt ist. Wenn die anfängliche Vergaser-Kalibrierung fett ist (beispielsweise ungefähr 20–25% fett), führt keine Magnet-Betätigung oder eine geringe Magnet-Betätigung dazu, dass ein fetteres Kraftstoffgemisch an den Motor abgegeben wird. Wenn ferner der Betrag der Beschleunigung oder die Beschleunigungsrate erfasst oder bestimmt werden kann, könnte ein gewünschter Anreicherungsbetrag auf der Grundlage der Beschleunigungsrate abgebildet oder bestimmt werden. Durch die Kombination sowohl des Zündzeitpunktvorschubs als auch der Kraftstoffanreicherung während vorübergehender Bedingungen können sowohl die Beschleunigung als auch die Verzögerung für eine verbesserte Motorleistung gesteuert werden. Der Zündzeitpunkt kann in zumindest einigen Ausführungen gesteuert werden, wie es im US-Patent Nr. 7,000,595 offenbart ist, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Die Leerlaufgeschwindigkeit oder -drehzahl kann gesteuert werden unter Verwendung des Zündzeitpunkts. Während es nicht gewünscht ist, an einer bestimmten Theorie festzuhalten, wird derzeit angenommen, dass mit einem ähnlichen Konzept eine Kraftstoff-Steuerung verwendet werden könnte, um die Steuerung und Stabilität der Motorgeschwindigkeit im Leerlauf zu verbessern. Dies könnte besonders nützlich sein während des Endes der Übergangs-Motorbedingungen, wie einem Heruntertouren. Die Kombination von Zünd- und Kraftstoffsteuerung im Leerlauf könnte die Motorleistung verbessern.
Die Zündzeitpunktsteuerung wird als ein schnelles Ansprechsteuerverfahren angesehen, da sich die Motorgeschwindigkeit oder ein anderer Motorparameter schnell ändern kann, wenn der Zündzeitpunkt geändert wird. Jedoch wird der steuerbare Motorgeschwindigkeitsbereich durch den maximalen und minimalen Betrag des Zündzeitpunktvorschubs begrenzt, den der Motor tolerieren kann. Luft/Kraftstoff-Gemisch-Änderungen werden als ein etwas langsameres Ansprechsteuerverfahren angesehen, da die Motorbetriebsänderungen langsamer sein können als bei einer Zündzeitpunktänderung. Das Kombinieren der langsamer ansprechenden Luft/Kraftstoff-Gemisch-Steuerung mit der schneller ansprechenden Zündsteuerung kann den Motorgeschwindigkeits-Steuerbereich stark erweitern, und dies kann insbesondere bei einigen Motoren und Anwendungen bei Motor-Leerlauf oder Betriebsgeschwindigkeiten und Zuständen nahe dem Leerlauf nützlich sein. Natürlich sind die hierin offenbarten Neuerungen nicht auf den Motorbetrieb bei Leerlauf und nahe Leerlauf beschränkt.
Wie oben erwähnt ist der Bereich der Motorgeschwindigkeitssteuerung, der durch eine Zündzeitpunktsteuerung erreicht werden kann (beispielsweise Vorrücken oder Verzögern von Zündereignissen), auf den brennbaren Bereich des Zündzeitpunkt-Vorschubs beschränkt. Praktische Einschränkungen könnten bei jedem Motorantrieb noch enger sein, etwa 20–30 Grad Zündzeitpunktvorschub, um eine ordnungsgemäße Motorleistung zu gewährleisten, wie beispielsweise eine akzeptable Beschleunigung, Ausrollen, Heruntertouren, etc. Während die meisten Motoren Leistungsvorteile von der Zündzeitpunkt-basierten Leerlauf-Motorgeschwindigkeitssteuerung erfahren können, ist es möglich, den Zündzeitpunkt-Steuerbereich zu überschreiten, was die Motorleistung in zumindest einigen Fällen negativ beeinflussen kann, beispielsweise wenn ein anderer Kraftstoff verwendet wird oder sich die Luftdichte aufgrund von Höhenänderungen über dem Meeresspiegel und Temperaturänderungen ändert. Einige dieser Änderungen oder Kombinationen von Änderungen können den Steuerbereich für den Zündzeitpunkt bei Leerlaufgeschwindigkeit effektiv überschreiten, was dazu führt, dass die Leerlaufgeschwindigkeit den vorgegebenen Sollwert überschreitet. Um das effektive Leerlauf-Motorgeschwindigkeits-Steuerfenster zu erweitern, kann die Ergänzung von Kraftstoff- und Luftgemisch-Steuerung (d.h. das Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des an den Motor gelieferten Gemisches) mit dem Zündzeitpunkt kombiniert werden.
In einem kombinierten Steuersystem kann ein gewünschter Schwellenwert der Zündzeitpunktänderung hergestellt werden, und es kann auch ein gewünschter Motorleerlaufgeschwindigkeits-Schwellenwert, der wahrscheinlich als ein Geschwindigkeitsbereich eingestellt ist, festgelegt werden. Die Leerlaufgeschwindigkeit außerhalb des Schwellenwerts der Leerlaufgeschwindigkeit des Motors kann zunächst zu einer Änderung des Zündzeitpunktes des Motors führen. Der Zündzeitpunkt kann bis zum Zündzeitpunktänderungs-Schwellenwert geändert werden, und wenn die Motorgeschwindigkeit innerhalb des Schwellenwerts der Motorleerlaufgeschwindigkeit nur durch die Änderung des Zündzeitpunktes endet, muss nichts mehr getan werden. Nachfolgende Motorgeschwindigkeitsänderungen können in gleicher Weise gehandhabt werden. Wenn jedoch der Zündzeitpunkt bis zum Schwellenwert der Zündzeitpunktänderung geändert wird und die Motorgeschwindigkeit noch außerhalb des Schwellenwerts der Motorgeschwindigkeit liegt, kann das Kraftstoff- und Luftgemisch-Verhältnis geändert werden, bis die Motorgeschwindigkeit innerhalb des Schwellenwerts liegt. Diese Kombination aus Zündzeitpunktsteuerung und Luft/Kraftstoff-Gemisch-Steuerung kann die Fähigkeit, die Leerlaufgeschwindigkeit des Motors für alle Umgebungsbedingungen zu steuern, stark erweitern. Weiterhin ermöglicht die Verwendung der schneller antwortenden Zündzeitpunktsteuerung als erste Maßnahme, um die Motorleerlaufgeschwindigkeit zu steuern, eine schnellere Motorgeschwindigkeitssteuerung in vielen Fällen, und nur dann, wenn dies unzureichend ist, wird die langsamer antwortende Kraftstoff/Lufteinstell-Steuerung implementiert oder umgesetzt. Dies ermöglicht eine schnellere und reaktionsfähigere Motorgeschwindigkeitssteuerung.
Eine Zunahme des Vorschubs bei Zündfunken (wo der Zündfunke der Beginn eines Zündereignisses ist) führen im Allgemeinen zu einer Erhöhung der Motorgeschwindigkeit und eine Abnahme des Vorschubs bei Zündfunken führt im Allgemeinen dazu, dass die Motorgeschwindigkeit abnimmt. Ebenso, und da die meisten Vergaser von Kleinmotoren zunächst mit einem leicht fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch (und leicht geöffneter Drosselventil-Einstellung) eingestellt sind, führt eine Zunahme des Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnisses (was das Luft/Kraftstoff-Gemisch mager macht, beispielsweise von 9:1 auf 11:1) zu einem Erhöhen der Motor-Leerlaufgeschwindigkeit und eine Abnahme des Luft/Kraftstoff-Gemisches (was das Luft/Kraftstoff-Gemisch fetter macht, beispielsweise von 13:1 auf 10:1) führt im Allgemeinen zu einer Verringerung der Motorgeschwindigkeit.
In einem repräsentativen System kann der Schwellenwert der Zündzeitpunktsteuerung auf plus oder minus vier (4) Grad des normalen Zündzeitpunktes eingestellt werden, wobei die Grade die Winkelmotorposition relativ zum oberen Totpunkt oder einer anderen Referenzposition angibt, bei der der Zündfunke bereitgestellt wird. Sobald der Schwellenwert der Zündzeitpunktsteuerung auf der hohen Seite überschritten ist (beispielsweise bei +4°) kann das Kraftstoffgemisch dann abgemagert werden, um die Motorgeschwindigkeit zu erhöhen, während der Zündzeitpunkt innerhalb des Schwellenwerts beibehalten wird oder sogar eine Verringerung der Stärke der Zündzeitpunktänderung vom Soll-/Normalzündzeitpunkt erlaubt. Ebenso kann, wenn der Zündzeitpunktvorschub unter den niedrigen Schwellenwert (beispielsweise –4°) verringert wird, das Luft/Kraftstoff-Gemisch angereichert werden, um die Motorgeschwindigkeit zu reduzieren, während der Zündzeitpunkt innerhalb des Schwellenwerts beibehalten wird, oder sogar eine Verringerung in der Stärke der Zündzeitpunktänderung vom normalen Zündzeitpunkt erlaubt.
Ein repräsentativer Steuerprozess 200 ist allgemein in 9 gezeigt. Der Prozess beginnt bei 201, die Motorgeschwindigkeit wird bei 202 überprüft, und eine Bestimmung, ob der Motor im Leerlauf läuft oder nahe genug ist, um für den Prozess im Leerlauf zu sein, erfolgt bei 204. In diesem Beispiel wird der Prozess nur für den Betrieb im Leerlauf oder nahe des Leerlaufs des Motors verwendet, und andere Strategien können verwendet werden, wenn der Motor nicht bei oder nahe Leerlauf ist, falls gewünscht. Wenn der Motorbetrieb die erste Bedingung nicht erfüllt, kann der Prozess bei 205 enden. Wenn der Motorbetrieb die erste Bedingung erfüllt, dann wird in 206 bestimmt, ob die Motorgeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs für einen Betrieb im Leerlauf oder nahe Leerlauf ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit innerhalb des Schwellenwerts liegt, kann der Vorgang erneut gestartet werden, um den Motor-Leerlaufbetrieb wie gewünscht erneut zu überprüfen. Diese Überprüfung kann zu jedem gewünschten periodischen Zeitpunkt ausgeführt werden.
Wenn die Motorgeschwindigkeit außerhalb des Schwellenwerts liegt wird bei 208 bestimmt, ob die maximale Zündzeitpunkt-Einstellung bereits erfolgt ist (d.h. wenn der Zündzeitpunkt innerhalb eines Schwellenwertbereichs liegt). Wenn der Zündzeitpunkt innerhalb seines Schwellenwerts liegt kann der Zündzeitpunkt bei 210 bis zu seinem Schwellenwert in einem oder mehreren iterativen Schritten oder auf andere Weise, wie gewünscht, eingestellt werden. Wenn innerhalb dieses Schwellenwerts kein zusätzlicher Zündzeitpunkt vorhanden ist geht der Prozess weiter zu 212, wo das Luft/Kraftstoff-Gemisch eingestellt werden kann, um eine gewünschte Motorgeschwindigkeitsänderung bereitzustellen. Der Prozess kann fortgesetzt werden, um die Motorgeschwindigkeit regelmäßig (wie etwa bei jeder Umdrehung oder in längeren Intervallen) zu überprüfen, oder der Prozess kann enden. Der Prozess kann nach Bedarf wieder gestartet werden, um den Betrieb bei Motor-Leerlauf-Geschwindigkeit zu überwachen und wie erforderlich zu ändern.
Zusätzliche Steuerungs-Kalibrierungstechniken können angewendet werden, um die Stabilität und Genauigkeit der Leerlaufgeschwindigkeit weiter zu verfeinern. Dinge wie das statistisch Betrachten der Anzahl der Umdrehungen oder der Zeit, um die der Zündzeitpunkt den Schwellenwert überschritten hat, oder die Standardabweichung des Zündzeitpunktwertes, der den Schwellenwert überschreitet, kann die Strategie weiter verfeinern. Unter anderem kann der normale Zündzeitpunkt geändert werden und/oder der Zündzeitpunkt-Steuerschwellenwert kann in Abhängigkeit von den tatsächlichen Motorbetriebsdaten eingestellt werden.
Durch das Wissen, auf welcher Phase der Motor arbeitet, kann der gesamte elektrische Leistungsverbrauch, der vom Motor verwendet wird, stark reduziert werden, wenn elektrische Leistung nur jede zweite Umdrehung verbraucht wird. Dies ist besonders bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten von Vorteil, wenn die Leistungserzeugungskapazität des Zündmoduls oftmals geringer ist als die erforderliche Leistung, um den Motor jede Umdrehung (Zündzeitpunkt und sekundäre elektrische Lasten, wie ein elektronischer Vergaser) zu steuern.
Vier-Takt-Motoren haben vier verschiedene Zyklen: Ansaugen, Kompression, Leistung und Abführung. Diese vier Zyklen finden über zwei Motorumdrehungen statt. Beginnend beim oberen Totpunkt beginnt der Ansaugzyklus und bei dem nachfolgenden unteren Totpunkt endet der Ansaugzyklus und der Kompressionshub beginnt. Beim nächsten oberen Totpunkt ist der Kompressionszyklus abgeschlossen und der Leistungshub beginnt. Beim nächsten unteren Totpunkt ist der Leistungszyklus abgeschlossen und der Abführungshub beginnt. Daher treten die Ansaug- und Kompressionszyklen in einer Motorumdrehung auf und die Leistungs- und Abführungszyklen treten bei der nächsten Motorumdrehung auf. Die Zeit für die Motorumdrehung, die die Ansaug- und Kompressionszyklen umfasst, ist größer (niedrigere Motorgeschwindigkeit) als die Zeit für die Motorumdrehung mit Leistungs- und Abführungszyklen (höhere Motorgeschwindigkeit). Dies ist vor allem bedingt durch Verluste vom Ansaugpumpen und komprimieren, was dazu führt, dass die Motorgeschwindigkeit während der Ansaug- und Kompressions-Motorumdrehung abnimmt. Umgekehrt beschleunigt der Motor während des Leistungs- oder Verbrennungszyklus aufgrund der Druckerhöhung, die während eines Verbrennungsereignisses entwickelt wird.
Der Unterschied in der Geschwindigkeit ist mit der Verwendung einer Mikroprozessoruhr erkennbar, wie sie in digitalen Zündmodulen zu finden ist. Das Messen der Zeit für eine Motorumdrehung kann bei kleinen Motoren durchgeführt werden, die eine einzige Magnetgruppe aufweisen, die auf oder im Schwungrad montiert ist. Wenn sich der Schwungradmagnet an dem Zündmodul vorbei dreht wird ein elektrisches Signal erzeugt, das als eine Kurbelwellen-Winkelmessung verwendet werden kann. Jede Motorumdrehung erzeugt ein elektrisches Signal, so dass die Zeit zwischen diesen Signalen die mittlere Motorgeschwindigkeit für eine einzelne Umdrehung darstellt. Eine weitere Verfeinerung dieses Konzeptes kann mit mehreren Magnetgruppen durchgeführt werden, wodurch die Erfassung der einzelnen Motorzyklen ermöglicht wird, anstatt nur die Motorumdrehung zu erfassen, die Leistung erzeugt. Dies führt auch zu einer größeren Kurbelwellen-Winkelauflösung (Fähigkeit, die Kurbelwellenposition zu bestimmen) innerhalb einer einzigen Motorumdrehung.
Da es eine große Menge an zyklischen Variationen von Umdrehung zu Umdrehung geben kann, kann es manchmal schwierig sein, die Bestimmung der Motorumdrehungen zu garantieren (beispielsweise die Umdrehung, die den Ansaug- und Kompressionszyklen entspricht, oder die Umdrehung, die den Leistungs- und Abführungszyklen entspricht).
Um die Genauigkeit der Phasenerfassung zu verbessern, kann ein Prozess verwendet werden, der die Motorgeschwindigkeit für eine Anzahl von Motorumdrehungen bestimmt. Ein Beispiel für ein solches Verfahren wird nachfolgend beschrieben. Bei der Inbetriebnahme des Motors wird jede Motorumdrehung, wie es üblich ist, ein Zündfunke bereitgestellt und es wird eine Schwellenwertanzahl von Motorumdrehungs-Geschwindigkeit oder -Zeit aufgezeichnet. In einem Beispiel wird die Zeit für jede von 20 Motorumdrehungen aufgezeichnet und diese Daten können in irgendeiner geeigneten Weise auf irgendeinem geeigneten Gerät aufgezeichnet werden, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, einen zuerst herein – zuerst heraus (First-In-First-Out oder FIFO) Puffer. Auf diese Weise werden die letzten oder neuesten 20 Motorumdrehungs-Zeiten/Geschwindigkeiten gespeichert. Natürlich können die Daten für mehr oder weniger Motorumdrehungen verwendet werden und 20 ist nur ein Beispiel.
Nach einer Schwellenwertanzahl an Motorumdrehungen, die beispielsweise ausgewählt werden, um zu gestatten, dass sich die Motorgeschwindigkeit stabilisiert, werden die aufgezeichneten Motorumdrehungsdaten überprüft, um zu sehen, ob ein abwechselndes Muster aufgetreten ist, beispielsweise wo jede zweite Umdrehung länger ist als die dazwischen liegenden Umdrehungen. Der zweite Schwellenwert kann eine beliebige Anzahl von Motorumdrehungen sein, oder es kann einfach eine Zeit vom Motorstart oder einem anderen Motorereignis sein. In einem Beispiel beträgt der zweite Schwellenwert 12 Umdrehungen, obwohl eine andere Anzahl an Umdrehungen wie gewünscht verwendet werden kann.
Der Prozess kann auf eine beliebige Anzahl an Motorumdrehungs-Zeiten/Geschwindigkeiten schauen, um zu bestimmen, ob ein gewünschtes Muster aufgetreten ist. Beispielsweise kann der Prozess alle 20 aufgezeichneten Motorumdrehungszeiten betrachten, um zu bestimmen, ob das gewünschte Zeitmuster aufgetreten ist. Und der Vorgang kann fortgesetzt werden, bis 20 aufeinanderfolgende Motorumdrehungen ein gewünschtes Zeitmuster aufweisen, beispielsweise dass jede zweite Umdrehung kürzer oder länger ist als die dazwischen liegenden Umdrehungen. Diese Analyse kann für eine gegebene Anzahl von Motorumdrehungen nach dem Motorstart oder einem anderen ausgewählten Motorereignis durchgeführt werden. Beispielsweise tritt diese Analyse der letzten 20 Umdrehungen in einer Form nur für die ersten 50 Motorumdrehungen nach dem Motorstart auf. Dieses relativ kurze Fenster kann gewählt werden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich der Motorbetrieb ändert (beispielsweise aufgrund einer Drosselventilbetätigung), was zu einer Änderung der Motorgeschwindigkeit aufgrund der verschiedenen Motorzykluseffekte führen würde.
Eine allgemeine Beschreibung des Verfahrens 300 ist in 10 dargestellt. Bei 306 wird bestimmt, ob die gewünschte Anzahl von aufeinanderfolgenden (oder möglicherweise ein Schwellenwertprozentsatz von) Motorzyklen ein gewünschtes Muster von Motorgeschwindigkeitsänderungen innerhalb eines gewünschten Fensters von Motorumdrehungen anzeigt, dann kann der Prozess weiter zu 308 gehen, wobei ein Zündereignis jede zweite Umdrehung übersprungen wird. In einer Form wird das Zündereignis nur während der Motorumdrehung bereitgestellt, die den Leistungszyklus umfasst, und ein Zündfunke wird während der Motorumdrehung nicht bereitgestellt, die die Ansaug- und Kompressionszyklen umfasst. Dadurch wird verhindert, dass ein Zündfunke und die damit verbundene Energie verschwendet werden. Außerdem kann Kraftstoff aus dem Vergaser oder einer anderen Kraftstoffzuführvorrichtung nur während der richtigen Motorumdrehung oder Zyklus bereitgestellt werden, beispielsweise der Motorumdrehung, die die Ansaug- und Kompressionszyklen umfasst, was bei 310 genannt ist. Auf diese Weise kann ein effizienterer Motorbetrieb erreicht werden, um elektrische Energie zu sparen, Kraftstoff zu sparen und Motoremissionen zu reduzieren.
Wenn Zündereignisse übersprungen werden, kann bei 312 eine Überprüfung der Motorgeschwindigkeit durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Motorgeschwindigkeit nicht nachteilig beeinflusst wird, was bedeuten könnte, dass der falsche Funke weggelassen wird. Zum Beispiel, wenn nach einigen übersprungenen Zündvorgängen die Motorgeschwindigkeit über einen Schwellenwert hinaus abnimmt, könnte dies bedeuten, dass der für die Verbrennung benötigte Zündfunke weggelassen wurde. Wenn eine Motorgeschwindigkeitsabnahme festgestellt wird, kann der Zündfunke bei jeder Motorumdrehung bei 314 bereitgestellt werden, oder der weggelassene Funke kann zur anderen Motorumdrehung geändert und eine Überprüfung der Motorgeschwindigkeit durchgeführt werden, um zu sehen, ob der Zündfunke während der richtigen Motorumdrehung bereitgestellt wird.
Die Motorgeschwindigkeitsüberprüfung kann stattfinden während die Umdrehungen aufgezeichnet werden, oder die Überprüfung kann auf vorher aufgezeichnete Daten für Motorumdrehungen schauen. Im folgenden Beispiel ist die jüngste aufgezeichnete Motorumdrehung rpm[0], die vorherige Umdrehung ist rpm[–1], die Umdrehung davor ist rpm[–2] usw. Damit die Motorzyklus-/Umdrehungserkennung als erfolgreich angesehen werden kann, müssen die aufgezeichneten Umdrehungsdaten erfüllen: (rpm[0] > rpm[–1]) UND (rpm[–1] < rpm[–2]). Wenn dies erfüllt ist, dann geht die Überprüfung weiter zu (rpm[–2] > rpm[–3]) UND (rpm[–3] < rpm[–4]). Und so weiter, bis eine Schwellenwertanzahl an Umdrehungen das Muster erfüllt, wobei die erforderliche Schwellenwertanzahl an Umdrehungen eine beliebige Anzahl bis zu und einschließlich aller auf dem Puffer gespeicherten Umdrehungen sein kann. Wenn die Schwellenwertanzahl der Umdrehungen das Muster erfüllt, bewegt sich das System in die nächste Phase, in der Zündereignisse übersprungen werden und Kraftstoff in Übereinstimmung mit den bestimmten Motorumdrehungen und den Motorzyklen bereitgestellt wird, die während dieser Umdrehungen auftreten.
Wenn die gewünschte Anzahl an aufeinanderfolgenden Motorumdrehungen kein gewünschtes Muster an Motorgeschwindigkeitsänderungen innerhalb eines gewünschten Fensters von Motorumdrehungen anzeigt (eine "Nein"-Antwort bei 306), dann kann das Zündereignis beendet werden oder für eine bestimmte Anzahl von Motorumdrehungen jede zweite Motorumdrehung nicht bereitgestellt werden. Während in 10 der Schritt "Zündung überspringen" gezeigt ist als 308 bei beiden Bestimmungen von 306, wo die Schwellenwert-Umdrehungskriterien bei 306 erfüllt sind tritt der Schritt "Zündung überspringen" auf der Grundlage dieser Daten auf, und wenn die Kriterien nicht erfüllt sind tritt der Schritt Zündung überspringen basierend auf etwas anderem auf. Wann der Zündfunke weggelassen werden soll kann basierend auf einer Analyse der aufgezeichneten Umdrehungen erfolgen (beispielsweise wenn mehr Umdrehungen langsamer sind als die anderen, auf einer jede zweite Umdrehungs-Basis, dann kann diese Information auch für das anfängliche Funken-Weglassen verwendet werden, obwohl der volle Schwellenwert an Umdrehungen die festgelegte Regel nicht erfüllte) oder der nächste geplante oder irgendein nachfolgender Funke kann ohne Rücksicht auf die aufgezeichneten Daten weggelassen werden. In einem Beispiel wird ein Zündereignis jede zweite Motorumdrehung für vier Motorumdrehungen übersprungen. Wenn die Motorgeschwindigkeit nach den übersprungenen Zündvorgängen oder -Ereignissen (wie bei 312 bestimmt) nicht über einen Schwellenwert hinaus abnimmt, dann ist das System der Ansicht, dass die Zündereignisse bei den richtigen Motorumdrehungen übersprungen wurden. Nachfolgende Zündvorgänge können ebenso bei entsprechenden Motorumdrehungen übersprungen werden und die Kraftstoffversorgung kann auch auf der Grundlage dieser Zeitsteuerung gesteuert werden. Wenn jedoch die Motorgeschwindigkeit nach den übersprungenen Zündvorgängen über einen Schwellenwert hinaus abnimmt, dann wurden die Zündvorgänge während der falschen Motorumdrehungen übersprungen. Nachfolgend übersprungene Zündvorgänge können dann auf die anderen Motorumdrehungen eingestellt werden und die Kraftstoffzufuhr zum Motor kann auch auf der Grundlage dieser Zeitsteuerung gesteuert werden. Eine nachfolgende Überprüfung der Motorgeschwindigkeit kann auch verwendet werden, um sicherzustellen, dass die übersprungenen Zündvorgänge die Motorgeschwindigkeit nicht nachteilig beeinträchtigen.
Zusätzlich kann eine statistische Analyse des alternierenden Musters durchgeführt werden, um eine genaue Bestimmung des Motorzyklus/der Motorphase zu liefern, wenn größere Beträge an zyklischer Abweichung oder kleine Unterschiede in der zyklischen Motorgeschwindigkeit vorliegen. Diese Art der Analyse kann durchgeführt werden, um die für die Bestimmung erforderliche Zeit effektiv zu reduzieren.
Im Allgemeinen ist die Qualität des Leerlaufs bei den meisten kleinen Motoren am besten, wenn der Zündzeitpunkt leicht verzögert ist und das Luft/Kraftstoff-Gemisch nahezu optimal ist. Aber bei diesen Bedingungen werden die meisten kleinen Motoren auch Leistungsprobleme bei schnellen vorübergehenden Beschleunigungen und Verzögerungen erfahren. Um dieses Problem zu lindern, können sowohl der schnelle Vorschub des Zündzeitpunktes als auch die Anreicherung des Kraftstoffgemisches für mehrere Umdrehungen die Motorleistung verbessern. Die Schwierigkeit dies bei kleinen preiswerten Motoren zu tun, ergibt sich daraus, dass keine Sensoren vorhanden sind, um anzuzeigen, dass eine schnelle Laständerung anfängt aufzutreten, wie beispielsweise ein Drossel-Positionssensor oder ein Verteiler-Drucksensor.
Diese Offenbarung beschreibt, wie die Verwendung des Rohzündsignals zusammen mit dem Steuern des Zündzeitpunkts und des Kraftstoffgemisches auf einer zyklischen Basis die Motorleistung während dieser schnellen Übergangsbedingungen verbessern kann. Das Steuern des Zündzeitpunkts auf der Grundlage von vorübergehenden Änderungen im Zündsignal wurde im US-Patent 7,198,028 beschrieben. Die Verwendung dieser Erfassungsverfahren kann nun angewendet werden, um den Zündzeitpunkt schnell zu ändern und das Kraftstoffgemisch auch schnell über einen elektronischen Kraftstoffsteueraktuator im Vergaser zu ändern, wodurch die Beschleunigungs- und Verzögerungsqualitäten des Motors verbessert werden.
Ein Beispiel eines Kraftstoffsteueraktuators umfasst ein Solenoid oder einen Magneten, der zumindest einen Teil des Kraftstoffstroms während des Motoransaugzyklus blockiert. Wenn zum Beispiel die Sperrwirkung normalerweise am Ende des Ansaugzyklus auftritt, kann das Kraftstoffgemisch durch Aktivieren eines normalerweise offenen Magneten bei einer früheren Kurbelwinkelposition abgemagert werden, also durch Blockieren von zumindest etwas Kraftstoffstrom für eine längere Dauer des Ansaugzyklus. Viele mögliche Kalibrierkonfigurationen existieren, aber ein Beispiel könnte sein, den Magneten bei 200° nach dem oberen Totpunkt zu aktivieren, was in einem Lambda-Wert von 0,78 (fett) resultiert, und einem Magnet-Aktivierungswinkel von 145° nach dem oberen Totpunkt, was in einem Lambdawert von 0,87 (9% magerer) resultiert. Daher kann das Ändern des Magnet-Aktivierungswinkels auf eine reichere Lambda-Einstellung (weniger Kraftstoffstrom-Blockierung) während vorübergehender Beschleunigungen die Motorreaktion und Leistung verbessern. Dieses Anreichern des Gemisches während der Beschleunigung kann bis zu einer vollreich Einstellung maßgeschneidert werden (keine Magnet-Aktivierung, also keine Kraftstoffstromblockierung) und auch für eine beliebige Anzahl von Motorumdrehungen gesteuert werden, nachdem die Erkennung einer vorübergehenden Veränderung aufgetreten ist. Zusätzlich kann die Kraftstoffstromsteuerung auf unzähligen Wegen optimiert werden, zum Beispiel laufen bei vollreich (keine Kraftstoffstromblockierung) für eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen und Verringern der Reichhaltigkeit des Kraftstoffgemisches (d.h. Erhöhen der Kraftstoffstromblockierung) bei einer gesetzten Rate für eine bestimmte Anzahl von zusätzlichen Umdrehungen. In nur einem von nahezu grenzenlosen Beispielen kann für 3 Umdrehungen keine Kraftstoffstromblockierung bereitgestellt werden und für 10 Umdrehungen kann die Reichhaltigkeit verringert werden (d.h. erhöhte Kraftstoffstromblockierung). Es stehen viele weitere Möglichkeiten für die vorliegende Kontroll-Kalibrierung zur Verfügung. Gleichermaßen kann das Steuern der Verzögerungsleistung durch ähnliche Steuertechniken verbessert werden und in zumindest einigen Ausführungen kann die Reichhaltigkeit des Kraftstoffgemisches während des Verzögerungsereignisses erhöht werden (d.h. Verringern der Kraftstoffblockierung). Während der Beschleunigung kann der Zündzeitpunkt auch bis zu seinem maximalen Vorschub vorgerückt werden, was ein vorbestimmter und/oder kalibrierter Wert relativ zu einem nominalen oder normalen Zündzeitpunkt für einen gegebenen Motorbetriebszustand sein kann. Während der Verzögerungs- oder Heruntertour-Perioden kann der Zündzeitpunkt für eine gewünschte Zeit verzögert werden (wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen). Wann der Zündzeitpunkt geändert/verzögert/vorgerückt werden soll und um wieviel, um die Zeitsteuerung zu ändern, können vorgegebene oder kalibrierte Werte sein. Auf diese Weise können der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffsteuerung während der Beschleunigung und Verzögerung des Motors zusammen oder in Reihe eingestellt werden.
Während die hierin offenbarten Formen der Erfindung gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen darstellen, sind viele andere möglich. Es ist hier nicht beabsichtigt, alle möglichen äquivalenten Formen oder Verzweigungen der Erfindung zu erwähnen. Es versteht sich, dass die hier verwendeten Begriffe lediglich beschreibend und nicht beschränkend sind, und dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Idee oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern der Motor-Leerlaufgeschwindigkeit, umfassend: Vergleichen der Motorgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeits-Schwellenwert, wobei der Geschwindigkeits-Schwellenwert einen Bereich von Geschwindigkeiten umfassen kann, wenn die Motorgeschwindigkeit außerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt, dann Einstellen des Zeitpunkts eines Zündfunkens bis hin zu einem Schwellenwertbetrag einer Zündzeitpunkteinstellung, und wenn die Motorgeschwindigkeit nach der Einstellung bis zum Schwellenwertbetrag der Zündzeitpunkteinstellung nicht innerhalb des Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt, dann Einstellen des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor zur Verfügung gestellt wird, um die Motorgeschwindigkeit in den Geschwindigkeits-Schwellenwert zu bringen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Umfang bereitgestellt werden kann, der ausreicht, um die Stärke einer zuvor erzeugten Zündzeitpunkteinstellung zu verringern.
Das Verfahren nach Anspruch 2, in dem, wenn die Zündzeitpunkteinstellung die hohe Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung erreicht, das Kraftstoffgemisch abgemagert wird, um die Motorgeschwindigkeit zu erhöhen.
Das Verfahren nach Anspruch 2, in dem, wenn die Zündzeitpunkteinstellung die niedrige Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung erreicht, das Kraftstoffgemisch angereichert wird, um die Motorgeschwindigkeit zu verringern.
Das Verfahren nach Anspruch 3, in dem die hohe Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung die maximale Zunahme in der Frühzündung innerhalb des Schwellenwerts für die Zündzeitpunkteinstellung ist.
Das Verfahren nach Anspruch 4, in dem die niedrige Seite des Schwellenwertbetrags der Zündzeitpunkteinstellung die maximale Abnahme in der Frühzündung innerhalb des Schwellenwerts für die Zündzeitpunkteinstellung ist.
Ein Verfahren zum Erfassen von Motorzyklen, umfassend: Bestimmen der Zeit für aufeinanderfolgende Motorumdrehungen, Vergleich der Zeit einer Umdrehung mit einer darauffolgenden Umdrehung, Wiederholen des Vergleichs für eine erste Schwellenwertanzahl an Umdrehungen, und Bestimmen, ob jede zweite Umdrehung entweder schneller oder langsamer ist als die dazwischen liegenden Umdrehungen für eine zweite Schwellenwertanzahl an Umdrehungen.
Das Verfahren nach Anspruch 7, in dem, wenn der zweite Schwellenwert erfüllt ist, ein Zündfunke basierend auf dem Motorumdrehungszeitpunkt weggelassen wird.
Das Verfahren nach Anspruch 7, in dem, wenn der zweite Schwellenwert nicht innerhalb der ersten Schwellenwertanzahl an Motorumdrehungen erfüllt wird, jede zweite Motorumdrehung ein Zündfunke weggelassen wird und dann die Motorgeschwindigkeit bestimmt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 9, in dem, wenn die Motorgeschwindigkeit unter einen Schwellenwertbetrag abgesunken ist, das Überspringen des Zündvorgangs zu entgegengesetzten Motorumdrehungen geändert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 9, in dem, wenn die Motorgeschwindigkeit nicht unter einen Schwellenwertbetrag abgesunken ist, das Überspringen des Zündvorgangs fortgesetzt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 10, in dem nach dem Ändern des Überspringens des Zündvorgangs die Kraftstoffzufuhr zum Motor so eingestellt wird, dass sie dem Motoransaugzyklus entspricht.
Das Verfahren nach Anspruch 11, in dem zusätzlich zum Fortsetzen des Überspringens des Zündvorgangs die Kraftstoffzufuhr zum Motor angepasst wird, um dem Motoransaugzyklus zu entsprechen.
Ein Verfahren zum Steuern der Motorbeschleunigung oder -verzögerung, umfassend: Bestimmen des Auftretens einer Motorbeschleunigung oder -verzögerung, Einstellen des Zündzeitpunktes innerhalb vorgewählter Schwellenwertgrenzen während der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors, und Einstellen eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor während der Beschleunigung und Verzögerung des Motors zugeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 14, in dem der Zündzeitpunkt bis zu einem Einstellungs-Schwellenwertbetrag eingestellt wird, entweder vor oder während die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Gemisches auftritt.
Das Verfahren nach Anspruch 14, in dem, wenn eine Motorbeschleunigung bestimmt wird, der Zündzeitpunkt vorgeschoben und das Luft/Kraftstoff-Gemisch angereichert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 14, in dem, wenn eine Motorverzögerung bestimmt wird, der Zündzeitpunkt verzögert und das Luft/Kraftstoff-Gemisch angereichert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 16, in dem das Luft/Kraftstoff-Gemisch gesteuert wird durch das Steuern eines Ventils, das den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert, und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird angereichert durch ein Verringern der Zeitdauer, die das Ventil den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert.
Das Verfahren nach Anspruch 17, in dem das Luft/Kraftstoff-Gemisch gesteuert wird durch Steuern eines Ventils, das den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert, und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird angereichert durch ein Verringern der Zeitdauer, in der das Ventil den Kraftstoffstrom zum Motor reduziert.