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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftstoffregelung
gemäß Oberbegriff des
Hauptanspruches.
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Konventionell
wird ein Vergaser bei Zweitakt- oder Viertaktmotoren mit Glühzündung als
Mittel zur Regelung der Kraftstoffmenge eingesetzt, die an die Brennkammer
des Motors geliefert wird.
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Es
wurde bereits ein Motor für
ein Modell vorgeschlagen, der mit einer Einspritzeinrichtung statt einem
Vergaser ausgerüstet
ist. Bei diesem Motor wird der Luftdruck, der in dem Kurbelwellengehäuse erzeugt
wird, in einen Kraftstofftank durch ein Rückschlagventil eingeführt und
in dem Tank gespeichert, und der Kraftstoff wird so unter einen
Druck von 20 bis 100 kPa gesetzt.
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Der
in dem Kurbelwellengehäuse
des Motors erzeugte Druck ändert
sich je nach der Drehzahl des Motors, das heißt der Druck ist hoch zu Zeiten
mit hoher Drehzahl und niedrig zu Zeiten mit niedriger Drehzahl.
Daher ist der Kraftstofftank so ausgelegt, daß der maximale Druck aufgenommen
werden kann. In der Praxis ist es jedoch schwierig, einen konstanten
Druck, beispielsweise bei 30 bis 40 kPa, konstant zu halten.
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Daher
wurde bisher ein Regler verwendet, um den Druck des Kraftstoffes,
der von dem Kraftstofftank zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
zugeführt
wird, auf einen konstanten Wert zu steuern. Der Regler ist ein Gerät, welches
nur Kraftstoff mit einem vorgegebenen Druck durchläßt.
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DE 197 16 407 A1 offenbart,
dass bei einem Modellmotor Kraftstoff in stabiler Weise auch unter schwierigen
Betriebsbedingungen zugeführt
wird. Der Motor weist einen Zylinder, einen Kolben, eine Kurbelwelle,
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, ein Drosselventil und eine
Drosselventil-Antriebseinrichtung
auf, an die das Drosselventilstellsignal geliefert wird. Ein Rotationsdetektor
erfaßt
den Betriebszyklus des Motors und gibt ein Einlaßhubsignal aus. Der Temperatursensor
ist an der Glühkerze
vorgesehen. Die Steuereinrichtung bestimmt den Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt
auf der Basis des Einlaßhubsignals
und korrigiert die Kraftstoffeinspritzungszeit in Abhängigkeit
von der Zylindertemperatur, die von dem Temperetursensor erfaßt wird.
Die Steuereinrichtung korrigiert die Kraftstoffeinspritzungszeit
in Abhängigkeit
von der Änderungsgeschwindigkeit
des Drosselventilstellsignals, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des
Drosselventilstellsignals einen Bezugswert überschreitet.
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DE 197 16 406 A1 offenbart,
dass bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff in stabiler Weise
zu einem Modellmotor auch unter schwierigen Betriebsbedingungen
zugeführt
wird. Ein Magnetkern ist in einem Solenoid in einem Gehäuse angeordnet.
Ein beweglicher Ventilkörper
ist in dem Gehäuse
vorgesehen. Der Ventilkörper
wird durch eine Tellerfeder so unter Druck gesetzt, daß er eine Kraftstoffeinspritzöffnung verschließt. Ein
Rückschlagventil
ist auf dem Kraftstoff-Zufuhrkanal vorgesehen. Eine Membran trennt
einen Druckluftzufuhrkanal und den Innenraum des Gehäuses voneinander
ab. Ein pulsierender Luftdruck von etwa 20 bis 100 kPa, der in dem
Kurbelgehäuse
erzeugt wird, wird an den Kraftstoff in dem Gehäuse über die Membran ausgeübt. Der
Kraftstoff wird in die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingeführt, ohne
unter Druck gesetzt zu sein, und er wird durch das Rückschlagventil
darin gehalten. Der Kraftstoff wird dann unter Verwendung von Druckluft
unter Druck gesetzt, die durch Kräfte aufgrund von Beschleunigungen
nicht sehr stark beeinflußt
wird. Die Luftleitung ist auf dem Ventilkörper und der Membran befestigt
und stellt eine Verbindung zwischen dem Druckluftzufuhrkanal und
der Kraftstoffeinspritzöffnung
her. Der Kraftstoff, der in die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingeführt wird,
wird darin durch das Rückschlagventil
gehalten und mit dem pulsierenden Luftdruck von dem Kurbelgehäuse bei
einem konstanten Druck unter Druck gehalten.
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In
DE 197 31 488 A1 wird
offenbart, dass Luftdruck, der proportional zu der Drehzahl eines
Motors ist, in einem Kurbelgehäuse
während
des Betriebs erzeugt wird. Das Kurbelgehäuse steht mit einem Kraftstofftank,
der eine abgedichtete Struktur aufweist, Ober ein Rückschlagventil
in Verbindung. Ein Luftdruck. der proportional zu der Drehzahl des Motors
ist, wird an den Kraftstoff in dem Kraftstofftank zugeführt. Der
Kraftstofftank steht mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Verbindung.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung öffnet ihre Einspritzöffnung nur dann,
wenn Strom an eine Solenoidspule geliefert wird, und spritzt den
zugeführten
Kraftstoff in eine Brennkammer ein. Weil ein Luftdruck, der proportional
zu der Drehzahl des Motors ist, an den Kraftstoff angelegt wird,
kann Kraftstoff proportional zu der Drehzahl eingespritzt werden,
obwohl die jeweiligen Kraftstoffeinspritzzeiten konstant sind. Insbesondere genügt eine
kürzere
Kraftstoffeinspritzzeit bei höheren
Drehzahlen im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffeinspritzzeiten,
wobei der Stromverbrauch in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung reduziert
wird. Die Kraftstoffeinspritzrate wird stabilisiert, und die Drehzahlstabilität bei hohen
Drehzahl wird verbessert. Bei dem erfindungegemäßen Modellmotor wird der Stromverbrauch
der elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung reduziert,
und Kraftstoff wird entsprechend der Drehzahl zugeführt.
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DE 197 25 160 A1 offenbart
eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für einen Modellmotor, der so
ausgelegt ist, daß der
Kraftstoff direkt in eine Brennkammer des Motors eingespritzt werden
kann, um eine stabile Kraftstoffzufuhr selbst unter schwierigen
Betriebsbedingungen sicherzustellen. Ein Rückschlagventil ist in einem
Kraftstoff-Einspritzkanal oder einer Mündung vorgesehen, um einen
Rückfluß von Kraftstoff
zu verhindern. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung direkt
auf dem Zylinder des Motors montiert werden kann, um den Kraftstoff
direkt in die Brennkammer des Motors einzuspritzen. Ferner kann
Druckluft, die in einem Luftspeicherraum bevorratet wird, zusammen
mit dem Kraftstoff nur während
der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden, so daß der Kraftstoff
in Form eines feinen Nebels eingespritzt wird.
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5 ist ein Blockdiagramm
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines herkömmlichen Modellmotors nach
dem oben genannten Stand der Technik, und 6 ist eine Darstellung des Timing bei
der Kraftstoffeinspritzung. Ein Drehzahlimpuls wird von einer Drehzahlimpuls-Detektoreinrichtung
erzeugt, die beispielsweise an einer Kurbelwelle des Motors montiert
ist. Der Drehzahlimpuls wird in eine Einspritztiming-Generatorschaltung 100 eingegeben. Die
Generatorschaltung 100 gibt ein Taktsignal aus, welches
um ein Zeitintervall t im Bezug auf den Drehzahlimpuls in einer
Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 101 verzögert wird.
Ein Einspritzdauersignal. das proportional zu dem Öffnungszustand
eines Vergasers ist, wird in eine Kraftstoffperiode-Generatorschaltung 102 eingegeben.
Die Kraftstoffperiode-Generatorschaltung 102 erzeugt ein
tatsächliches
Einspritzperiodensignal, welches in die Kraftstoffeinspritzsignal
Generatorschaltung 101 eingegeben wird. Die Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 101 erzeugt
ein Kraftstoffeinspritzsignal, wie in 6 dargestellt
ist, welches an eine Kraftstoffeinspritzung-Antriebsschaltung 103 weitergegeben wird.
Die Kraftstoffeinspritzung-Antriebsschaltung 103 treibt
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 104 auf der Basis dieses
Signals.
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In
einem herkömmlichen
Modellmotor, bei dem der Kraftstoff durch den Luftdruck in dem Kurbelwellengehäuse unter
Druck gesetzt wird, und bei dem der Kraftstoff durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
eingespritzt wird, ist es eine Voraussetzung, daß der Kraftstoffdruck konstant
ist, und daß die Kraftstoffzufuhr über die
Einspritzzeit gesteuert wird. Wenn daher die Drehzahl gering ist,
wird die Einspritzzeit verkürzt,
um die Kraftstoffmenge herabzusetzen, und wenn die Drehzahl hoch
ist, wird die Einspritzzeit verlängert,
um die Kraftstoffmenge zu erhöhen.
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Zu
Zeiten mit niedriger Drehzahl steigt der Druck jedoch an, weil die
verbrauchte Kraftstoffmenge klein ist, und der Kraftstoff wird verdichtet.
Da die Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit verbraucht wird, bei
Zeiten mit hoher Drehzahl groß ist,
ist die Kraftstoffzufuhr nicht ausreichend und der Kraftstoff wird dünn. Daher
ist bei einem herkömmlichen
Modellmotor die Drehzahl des Motors unstabil, und es ist in einigen
Fällen
möglich,
daß eine Überhitzung
zu Zeiten hoher Drehzahl auftritt, und daß der Motor zu Zeiten geringer
Drehzahl stehenbleibt.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen
Modellmotor bereitzustellen, wodurch die Kraftstoffzufuhr bei Zeiten
niedriger Drehzahl gedrosselt wird, um einen stabilen Betrieb des
Motors zu erreichen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist das Verfahren zum Regeln der Kraftstoffzufuhr
einen Modellmotor mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß,
wenn die Kraftstoffmenge pro Zyklus, die zum Antreiben des Motors
erforderlich ist, und die die einer Einspritzperiode entsprechende Kraftstoffmenge
ist, unter eine minimale Einspritzperiode in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung fällt, werden Daten
für eine
intermittierende Einspritzung entsprechend der Einspritzperiode
nach einer Beziehung zwischen einer vorgegebenen Einspritzperiode
und den Daten für
die intermittierende Einspritzung bestimmt, und der Kraftstoff wird
intermittierende durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung während einer
regelbaren Einspritzperiode auf der Basis der Daten für die intermittierende
Einspritzung eingespritzt.
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Nach
einer vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ist das Verfahren
dadurch gekennzeichnet, daß
- – in
einem ersten Schritt eine Kraftstoffeinspritzperiode erzeugt wird,
die einer Kraftstoffmenge pro Zyklus entspricht, die zum Betreiben
des Motors erforderlich ist,
- – in
einem zweiten Schritt beurteilt wird, ob die Einspritzperiode unter
eine steuerbare, minimale Einspritzperiode in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
abfällt
oder nicht,
- – wenn
in einem dritten Schritt die Beurteilung ergibt, daß die Einspritzperiode
unterhalb der minimalen Einspritzperiode liegt, entsprechend einer Beziehung
zwischen einer vorgegebenen Einspritzperiode und den Daten für die intermittierende
Einspritzung, die Daten für
die intermittierende Einspritzung entsprechend der Einspritzperiode bestimmt
werden, und daß
- – in
einem vierten Schritt der Kraftstoff intermittierend durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
während
einer steuerbaren Einspritzperiode eingespritzt wird, die von dem
Timing abhängt
und von den ausgewählten
Daten für
die intermittierende Einspritzung Gebrauch macht.
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Zur
Lösung
der oben genannten Aufgabe ist Vorrichtung zur Kraftstoffregelung
bei einem Modellmotor, gekennzeichnet durch:
- – eine Einspritzperiode-Generatorschaltung,
um eine Einspritzperiode für
den Kraftstoff entsprechend einer zum Betreiben des Motors erforderlichen
Kraftstoffmenge zu erzeugen,
- – eine
Beurteilungsschaltung für
die intermittierende Einspritzung, um zu beurteilen, ob die Einspritzperiode
unter eine regelbare, minimale Einspritzperiode in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung abfällt oder
nicht,
- – eine
Bestimmungsschaltung zur Bestimmung von Daten für die intermittierende Einspritzung, die
die Daten für
die intermittierende Einspritzung entsprechend der Einspritzperiode
auf der Basis einer Beziehung zwischen der Einspritzperiode und
den Daten für
die intermittierende Einspritzung festlegt, wenn die Beurteilung
das Ergebnis hat, daß die
Einspritzperiode unter der minimalen Einspritzperiode liegt, und
durch
- – eine
Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung, um ein Kraftstoffeinspritzsignal
zu erzeugen, um den Kraftstoff intermittierend durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
während
einer regelbaren Einspritzperiode einzuspritzen, die von dem Einspritztiming
abhängt,
und von den ausgewählten
Daten für die
intermittierende Einspritzung Gebrauch macht.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Kraftstoffregelung bei einem Modellmotor wird, da die Kraftstoffeinspritzung
intermittierend im Bereich geringer Drehzahlen durchgeführt werden
kann, die Stabilität bei
niedrigen Drehzahlen (Leerlauf) verbessert. Da der Kraftstoffluß bei niedrigen
Drehzahlen genügend gedrosselt
werden kann, tritt kein Kraftstoffüberschuß auf (kleines Luft/Kraftstoffverhältnis bzw.
signifikant fetter Kraftstoff) nicht auf, und das Ansprechverhalten
auf eine schnelle Beschleunigung wird verbessert. Daher wird das
Hochfahren des Motors verbessert und ein Anhalten des Motors tritt
nur sehr selten auf. Ferner wird auch der Kraftstoffverbrauch und die
damit verbundenen Kosten herabgesetzt. Die Erfindung ist ferner
einsetzbar bei Motoren mit hoher Drehzahl, die bis zu 40.000 Umdrehungen
pro Minute laufen können.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung, die die gesamte Anordnung eines Modellmotors
mit einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
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2 einen Schnitt durch einen Kraftstoffregler
eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung;
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3 ein
Blockdiagramm einer Steuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung.
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4 eine
Zeitablaufdarstellung, die das Kraftstoffeinspritzsignal und den
Drehzahlimpuls bei der intermittierenden Einspritzung in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt; und
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5 ein
Blockdiagramm einer Steuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
bei einem herkömmlichen
Modellmotor; und
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6 einen
Drehzahlimpuls und ein Kraftstoffeinspritzsignal, das von der Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 101 von 5 erzeugt wird.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun anhand der 1 bis 4 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf einen Zweitaktmotor für ein Modell, das mit einer
elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgestattet
ist. Der Motor 1 für
das Modell ist so aufgebaut, daß er
den Kraftstoff unter Verwendung eines Luftdruckes unter Druck setzt,
der in einem Kurbelwellengehäuse
erzeugt wird, wenn der Motor läuft.
Die Zufuhr des unter Druck stehenden Kraftstoffes kann durch Verwendung
des Luftdruckes entsprechend der hohen Drehzahl oder niedrigen Drehzahl
des Motors geregelt werden, und der Kraftstoff kann somit an die
elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugeführt werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Zweitaktmotor mit einem
Einlaßventil
oder einem Auslaßventil wie
ein Viertaktmotor ausgestattet. Eine Auslaßmündung 3, eine Einlaßmündung 4 und
eine Spülmündung 5 sind
direkt an einem Zylinder 2 vorgesehen, und diese Mündungen
werden durch einen Kolben P geöffnet.
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Der
Motor 1, der in 1 gezeigt ist, wird durch einen
Starter (in 1 nicht gezeigt) gestartet. Der
Starter wird durch die elektrische Energie einer Batterie durch
einen Gleichrichter oder durch Zufuhr von Druckluft betrieben, die
von einer Druckluftquelle oder dergleichen kommt.
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Der
Motor 1 wird durch eine elektronische Steuereinheit 7 eines
Empfängers 6 gesteuert,
der auf einem funkferngesteuerten Modellflugzeug montiert ist. Wenn
ein Bediener einen Sender T betätigt, empfängt der
Empfänger 6 Steuersignale
von dem Sender T, um jeden Teil einschließlich des Motors zu steuern.
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Ein
Permanentmagnet 14 ist an einer entsprechenden Position
an einer Antriebswelle angeordnet. Ein Drehpositionssensor 16 ist
als Hubdetektor vorgesehen, um die Drehlage einer Kurbelwelle 15 zu
erfassen. Der Sensor 16 detektiert, daß der Permanentmagnet 14 eine
Drehbewegung ausführt, und
er ist an einer vorgegebenen Position gegenüber dem Permanentmagneten 14 montiert.
Der Sensor 16 detektiert somit den Antriebszyklus des Motors 1, um
das Timing der Kraftstoffeinspritzung festzulegen. Das Ausgangssignal
des Sensors 16 wird an die elektronische Steuereinheit 7 des
funkferngesteuerten Empfängers 6 übertragen
und zur Steuerung des Motors 1 verwendet.
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Die
Lufteinlaßmündung 4 des
Motors 1 ist mit einem Drosselventil 11 ausgerüstet, um
die einzuführende
Luftmenge einzustellen. Die Öffnung
des Drosselventils 11 wird durch eine Antriebseinrichtung 12, beispielsweise
durch einen Drossel-Servomotor oder dergleichen, angetrieben. Die
Antriebseinrichtung 12 wird durch die elektronische Steuereinheit 7 des Empfängers 6 gesteuert.
Der Zylinder 2 ist mit einem Temperatursensor 13 ausgestattet,
dessen Ausgangssignal in die Steuereinheit 7 des Empfängers 6 eingegeben
wird, wo sie zur Steuerung des Motors 1 verwendet wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel
der in dem Kurbelwellengehäuse 8 erzeugte
Druck durch das Rückschlagventil 20 in
den Kraftstofftank 21 eingeführt, um einen vorgegebenen Druck
auf den Kraftstoff in dem Kraftstofftank 21 auszuüben. Dieser
Druck ist im allgemeinen ein maximaler, pulsierender Druck, der
in dem Kurbelwellengehäuse 8 erzeugt
wird. Der Kraftstofftank 21 ist eine abgeschlossene Anordnung.
Der unter Druck stehende Kraftstoff wird durch einen Filter 22 in
den Kraftstoffregler 30 eingeführt, der später beschrieben wird, und dann
an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 zugeführt, die
in dem Kurbelwellengehäuse 8 angeordnet
ist.
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Der
Kraftstoffregler 30 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Ein Kraftstoffeinlaß 32 ist
an einer Stirnseite eines zylinderförmigen Hauptkörpers 31 ausgebildet.
Der Kraftstoffeinlaß 32 ist
mit dem Kraftstofftank 28 durch den Filter 22 verbunden.
Ein Kraftstoffauslaß 33 ist
an der Sei tenfläche
des Körpers 31 ausgebildet.
Der Kraftstoffeinlaß 32 und
der Kraftstoffauslaß 33 sind
miteinander durch einen Durchgang 34 verbunden, dessen
Querschnitt nahezu kreisförmig
ist und der in dem Hauptkörper 31 angeordnet
ist. Ein Ventilelement 35 (Regelventil) in Form eines Rundstabes,
dessen Durchmesser etwas kleiner als der des Durchgangs 34 ist, ist
axial beweglich in dem Durchgang 34 angeordnet. Ein O-Ring 36 ist
als Dichtelement an einem Ende des Ventilelements 35 angeordnet.
Ein abgeschrägter
Ventilsitz 37 ist an einer Abdichtposition an dem Durchgang 34 abgebildet.
Wenn das Ventilelement 35 sich bewegt und der O-Ring 36 in
Kontakt mit dem Ventilsitz 37 mit einer vorgegebenen Kraft
kommt, wird der Durchgang 34 geschlossen. Wenn der O-Ring 36 außer Kontakt
mit dem Ventilsitz 37 ist, wird der Durchgang 34 geöffnet. Eine
erste Feder 38 ist zwischen dem Einlaß 32 und einem Ende
des Ventilelements 35 angeordnet. Die erste Feder 38 ist die
erste Druckeinrichtung, um das Ventilelement 35 in eine
solche Richtung zu drücken,
daß der
Ventilsitz geschlossen wird.
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Das
andere Ende des Ventilelements 35 ist in Kontakt mit einem
Kolben 39. Der Kolben 39 ist bewegbar in einer
Kolbenkammer 40 angeordnet, die an dem anderen Ende des
Hauptkörpers 31 ausgebildet
ist und sich zu diesem Ende hin öffnet.
Eine Dichtung 41 ist zwischen dem Kolben 39 und
dem Hauptkörper 31 angeordnet.
Ein Einlaßteil 42 ist
als Lufteinlaß für als Regelmedium
dienende Luft an dem anderen Ende des Hauptkörpers 31 ausgebildet.
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Der
Einlaßteil 42 wird
in die Öffnung
der Kolbenkammer 40 mit Hilfe eines Gewindes 43 eingeschraubt,
und die Montageposition in axialer Richtung bezüglich des Hauptkörpers 31 kann
bei der Schraub-Drehbewegung eingestellt werden. Mit anderen Worten
ist das Gewinde eine Steuereinrichtung, um die Position des Lufteinlasses 42 an
dem Hauptkörper 31 im
Bezug auf die Richtung der hin- und
hergehenden Bewegung des Ventilelements 35 einzustellen.
Eine zweite Feder 44 ist zwischen dem Einlaßteil 42 und
dem Kolben 39 in der Kolbenkammer 40 angeordnet.
Die Feder 44 ist eine zweite Druckeinrichtung, um den Kolben 39 in
eine solche Richtung zu drücken,
daß der
Ventilsitz 37 in dem Hauptkörper 31 geöffnet wird.
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Mit
Hilfe der beschriebenen Steuereinrichtung und der zweiten Feder 44 kann
die Position des Lufteinlasses 42 gegenüber dem Hauptkörper 31 eingestellt
werden, indem das Gewinde des Lufteinlasses 42 entsprechend
eingeschraubt wird, und die zweite Feder 44 kann im Zusammenhang
damit über den
Kolben 39 die Kraft steuern, mit der das Ventilelement 35 in
die Öffnungsrichtung
gedrückt
wird. Dadurch kann auch der Kontaktzustand zwischen dem Ventilelement 35 und
dem Ventilsitz 37 nach Wunsch geregelt werden.
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Bei
dem Kraftstoffregler 30 steht das Ventilelement 35 unter
der elastischen Kraft der ersten Feder 38 und unter dem
Kraftstoffdruck pro Einheitsfläche.
Wenn der Kolben 39 durch den Luftdruck und die elastische
Kraft der zweiten Feder 44 unter Druck gesetzt wird, wird
der O-Ring 36 des Venti lelements 35 von dem Ventilsitz 37 getrennt,
so daß ein
Zwischenraum entsteht. Der unter Druck stehende Kraftstoff fließt dann
durch den Durchgang 34 zu dem Kraftstoffauslaß 33.
Die Kraftstoffmenge, die zugeführt
werden soll, wird auf einen solchen Wert gesteuert, wie er zur Aufrechterhaltung
eines ordnungsgemäße Luft-Kraftstoffverhältnisses
entsprechend der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 eingespritzten
Kraftstoffmenge entspricht, mit anderen Worten entsprechend der
Drehzahl des Motors.
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Wie
in 2(a) gezeigt ist, sind der Kraftstoffregler 30 und
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 einstückig ausgebildet.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 ist mit einem Gehäuse 51 versehen.
Das Gehäuse 51 ist
mit seinem einen Ende mit dem Kraftstoffauslaß 33 des Hauptkörpers 31 des
Kraftstoffreglers 30 verbunden. Eine elektromagnetische
Spule 52 ist in dem Gehäuse 51 angeordnet.
Eine Zufuhrleitung 53, die mit der Spule 52 verbunden
ist, ist aus dem Gehäuse 51 herausgeführt. Ein
Ventilelement 54 ist in der Spule 52 angeordnet.
Ein Kern 55 ist an dem anderen Ende des Gehäuses 51 angeordnet. Eine
Membranventil 56 ist an einem Kopf des Ventilelements 54 befestigt.
Durch einen ringförmigen
Vorsprung des Membranventils 56 wird die Peripherie des
Kraftstoffauslasses 33 des Kraftstoffreglers 30 geschlossen.
Eine Blattfeder 57 (Druckeinrichtung) ist an einem Kopf
des Ventilelementes 54 angeordnet und drückt das
Ventilelement 54 zu dem Auslaß 33, so daß das Membranventil 56 den
Auslaß 33 verschließt.
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Wie
in 2(b) gezeigt ist, ist die Innenseite des
Gehäuses 51 durch
eine Einspritzmündung 58 mit
einer Einspritzleitung 59 verbunden.
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Wenn
eine Spannung an die Spule 52 angelegt wird, widersteht
das Ventilelement 54 der Druckkraft der Blattfeder 57 und
bewegt sich in 2(b) nach links, wobei die Auslaßmündung 33 mit
dem Innenraum des Gehäuses 51 verbunden
wird. Der Kraftstoff, dessen Durchflußrate entsprechend der Motordrehzahl
in dem Kraftstoffregler 30 geregelt ist, wird durch die
Auslaßmündung 33 in
das Gehäuse 51 eingeführt. Ferner
strömt
Kraftstoff durch die Einspritzmündung 58 in
die Einspritzleitung 59, um in das Kurbelwellengehäuse 8 ein
gesprüht
zu werden.
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In
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 werden die Informationen
von dem Drehpositionssensor 16 von einer elektronischen
Steuereinrichtung verarbeitet, und eine Spannung wird an die elektromagnetische
Spule 52 während
einer Zeitdauer angelegt, die der Einspritzmenge entspricht, die
je nach dem Zeitablauf (Timing) des Einlasses des Motors erforderlich
ist. Durch das magnetische Feld, welches von der elektromagnetischen
Spule 52 erzeugt wird, an die eine Spannung angelegt worden
ist, wird das Ventilelement 52 magnetisch an den Kern 55 angezogen.
Das Membranventil 56, das vorher an dem Hauptkörper 31 anlag,
wird davon getrennt, um einen Zwischenraum zu bilden, und der Kraftstoff
in dem Durchgang 34 fließt in das Gehäuse 51 und
wird dann durch die Einspritzleitung 59 über die
Einspritzmündung 58 in
das Kurbelgehäuse 8 eingespritzt.
Als nächstes
wird die Steuerung der erwähnten
elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 über die
genannte elektronische Steuereinheit 7 in größerem Detail
anhand der 3 und 4 beschrieben.
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Die
pro Zyklus erforderliche Kraftstoffmenge, um den Motor anzutreiben,
wird in Abhängigkeit
von der Öffnung
des Drosselventils 11 bestimmt. Die Einspritzperioden-Generatorschaltung 60 erzeugt
Einspritzperiodendaten pro Zyklus, die erforderlich sind, um den
Motor je nach der Größe der Öffnung anzutreiben,
was ein Bedingung zur Bestimmung der Einspritzperiode ist.
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Die
Einspritzperiodendaten werden in die Beurteilungsschaltung 61 für die intermittierende
Einspritzung eingegeben. Die Beurteilungsschaltung 61 vergleicht
eine steuerbare, minimale Einspritzperiode mit den Einspritzperiodendaten über die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50. Die minimale Einspritzperiode ist
ein Wert, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung festgelegt
und vorbestimmt wird. Wenn die Einspritzperiodendaten kleiner als
die minimale Einspritzperiode sind, stellt die Beurteilungsschaltung 61 fest,
das die intermittierende Einspritzung erforderlich ist, und sie überträgt ein Befehlssignal
an eine Datenauswahlschaltung 62 für die intermittierende Einspritzung,
um eine Änderung
in den Einspritzmodus zu bewirken. Die Beurteilungsschaltung 61 gibt ein
Signal an eine Umschalteinrichtung 63 ab, die zwischen
kontinuierlicher und intermittierender Einspritzung umschaltet.
Daraufhin schaltet die Umschalteinrichtung 63 so um, das
die Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 64 ein
Signal in der intermittierenden Betriebsweise erzeugt.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
führt eine Datentabelle 65 (Korrespondenztabelle)
für die
intermittierende Einspritzung als ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der
vorgegebenen Einspritzperiode und den Daten der intermittierenden
Einspritzung mit. Die Daten für
die intermittierende Einspritzung in der Datentabelle 65 entsprechen
der Einspritzperiode, die in eine Vielzahl von Schritten unterteilt
ist. Die Daten sind numerische Daten, die die Zahl der Einspritzung
in einer vorgegebenen Zahl von Arbeitszyklen darstellen. Bei der
intermittierenden Einspritzung wählt
die Wählschaltung 62 die
Daten für
die intermittierende Einspritzung von der Datentabelle 66 (Korrespondenztabelle)
aus.
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Wenn
beispielsweise die minimale Einspritzperiode 1,3 ms beträgt, wird
eine Einspritzung pro Arbeitszylus ausgeführt. Wenn die minimale Einspritzperiode
1,3 ms beträgt
und darüberliegt,
wird in der gleichen Weise vorgegangen. Wenn die minimale Einspritzperiode
1,3 ms oder kleiner ist, und wenn die Einspritzperiode nicht unter
0,0325 ms und auch nicht über
0,065 ms liegt, gilt die folgende Gleichung: (Zahl
der Kraftstoffeinspritzungen N/40) × 1,3 = Einspritzperiode T
und N = 1.
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Mit
anderen Worten eine Einspritzung in 40 Zyklen ausgeführt. Entsprechend
wird, wenn die Einspritzperiode nicht weniger als 0,065 ms und nicht mehr
als 0,0975 ms in der oben beschriebenen Gleichung angenommen wird
und N = 2 gilt, und wenn angenommen wird, daß die Einspritzperiode nicht weniger
als 1,235 ms und nicht mehr als 1,2675 ms in der oben beschriebenen
Gleichung beträgt
und N = 38 gilt, 38 mal Einspritzungen in 40 Zyklen durchgeführt. Dabei
wird davon ausgegangen, daß dies auf
den Fall zutrifft, wo die Einspritzperiode pro Zeiteinheit immer
als 1,3 ms, nämlich
die minimale Einspritzperiode in der intermittierenden Einspritzung genommen
wird.
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Die
Daten der intermittierenden Einspritzung umfassen Bit-Daten, die
einem Zyklus der intermittierenden Einspritzung entsprechen. Wenn
die Bit-Daten "1" sind, ist die Einspritzung
eingeschaltet, und wenn die Bit-Daten "0" sind,
ist die Einspritzung ausgeschaltet. Wenn n Umdrehungen einen Zyklus
darstellen (einmalige Einspritzung), ist die Zahl der Bits gleich
n. Die Einspritzdaten werden von einem Ringzähler gezählt, das heißt, wenn
Drehzahlimpulse eingegeben werden, verschieben sich die Daten um
1 Bit. Wenn ein Bit an der höchsten
Position gleich "1" ist, wird die Kraftstoffeinspritzung
während
der minimalen Einspritzperiode Tmn der Einspritzeinrichtung ausgeführt. Wenn
ein Bit an der höchsten
Position gleich "0" ist, wird die Kraftstoffeinspritzung
ausgeschaltet. Wenn die Daten für
die intermittierende Einspritzung von der Datentabelle 65 ausgewählt werden,
ist es richtig, die Int ((T/Tmin)·n)-ten Daten auszuwählen, wenn
die tatsächliche
Einspritzperiode als T genommen wird. Wenn T klein ist, während sich
die Rate der intermittierenden Einspritzung erniedrigt, wird das
Timing für
die Einspritzung "Ein" ausgeglichen, um
eine gleichförmige
Kraftstoffeinspritzung in einem Zyklus der intermittierenden Einspritzung
auszuführen.
Die Daten der intermittierenden Einspritzung werden in eine Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 64 eingegeben.
Die Einspritztiming-Generatorschaltung 66 erzeugt
ein Einspritztimingsignal von den Drehzahlimpulsen, die in die Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 64 eingegeben
werden. Die Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 64 erzeugt
ein intermittierendes Kraftstoffeinspritzsignal, wie in 4 dargestellt
ist, welches an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 übertragen
wird.
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Bei
der intermittierenden Einspritzung kann die Einspritzmenge, die
in eine Kraftstoffmenge pro Zyklus umgesetzt worden ist, unter die
minimale Einspritzmenge, die regelbar ist, herabgesetzt werden, sodaß die Stabilität des Motors
bei geringen Drehzahlen sichergestellt werden kann. Wenn die Beurteilungsschaltung 61 feststellt,
daß die
Einspritzperiodendaten eine Einspritzperiode anzeigen, die länger als
die minimale Einspritzperiode ist, steuert die Beurteilungsschaltung 61 in
der normalen Einspritzbetriebsweise. Mit anderen Worten überträgt die Beurteilungsschaltung 61 ein
Signal an die Schalteinrichtung 63, um diese so umzuschalten,
daß die
Kraftstoffeinspritzsignal-Generatorschaltung 64 ein Signal in
der normalen Betriebsweise erzeugt. Die Regelung wird so durchgeführt, daß der Kraftstoff
bei jedem Zyklus entsprechend der Öffnung des Drosselventils 11 durchgeführt wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung benutzt eine Datentabelle 65 (Korrespondenztabelle) als
ein Beispiel für
die Beziehung zwischen der Einspritzperiode und den Einspritzdaten
für die
intermittierenden Einspritzung. Es ist jedoch auch möglich, eine
Gleichung zwischen diesen beiden Größen als anderes Ausführungsbeispiel
der Beziehung zwischen der Einspritzperiode und den Daten der intermittierenden
Einspritzung zu verwenden. Mit einer solchen Gleichung kann eine
Operation durchgeführt werden,
um die Daten der intermittierenden Einspritzung auf der Basis der
eingegebenen Einspritzperiode und einer Gleichung (errechnete Gleichung) durchzuführen. Zu
diesem Zweck wird, wenn die Beurteilung durch die Beurteilungsschaltung
ergibt, daß die
Einspritzperiode unter den minimalen Wert fällt, eine Datenbestimmungseinrichtung
für die
intermittierende Einspritzung vorgesehen, um die Daten der intermittierenden
Einspritzung entsprechend der Einspritzperiode auf der Basis der
Beziehungsgleichung zu bestimmen und vorher auszuführen. Die
auf diese Weise bestimmten Daten für die intermittierende Einspritzung
werden an die Kraftstoffeinspritz-Generatorschaltung übertragen,
um eine Kraftstoffeinspritzsignal zu erzeugen.
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Wie
oben erläutert
wurde, kann bei der Steuereinrichtung für einen Modellmotor (elektronische Steuereinheit 7)
die Einspritzperiode pro Zyklus auf einen Wert festgesetzt werden,
der unter die minimale Einspritzperiode der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 abfällt, in
dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 intermittierend
angetrieben wird. Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend
den Bedingungen im Bereich der niedrigen Drehzahlen realisiert werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist, da der Kraftstoffregler 30 und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 in
ein Bauteil integriert sind, die Struktur als ganzes kompakt, das
Leitungssystem für
die Kraftstoffzufuhr wird vereinfacht, daher ist dieses Ausführungsbeispiel
besonders vorteilhaft in den Fällen,
wo der Raum für
die Montage derartiger Einrichtungen nur unzulänglich ist, wie es bei Motoren
für Modelle der
Fall ist.
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Funkferngesteuerte
Modellflugzeuge, die mit dem Modellmotor 1 ausgerüstet sind,
können
häufig akrobatische
Flugbewegungen beispielsweise Loopings ausführen, die von tatsächlichen
Flugzeugen selten ausgeführt
werden. Unter solchen schweren Flugbedingungen neigt die Kraftstoffzufuhr
von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 dazu, unstabil
zu sein. Mit anderen Worten wirken auf den Kraftstoff in dem Kraftstofftank 21 oder
den Kraftstoff in der Zufuhrleitung, die den Kraftstofftank 21 mit
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 verbindet, die Schwerkraft und
Zentrifugalkräfte,
die von den schwierigen Flugbewegungen des Modellflugzeuges herrühren und deren
Größe und Richtung
sich kontinuierlich ändern.
Es ist daher schwierig, die Bedingungen zur Kraftstoffeinspritzung
in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 konstant zu halten,
und es wird angenommen, daß es
Fälle gibt,
in denen die Kraftstoffzufuhr durch Einspritzung in dem Motor unstabil
wird, der in einem Modellflugzeug montiert ist, weil Zentrifugalkräfte und
die Schwerkraft auf das Flugzeug einwirken.
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Bei
dem Motor für
ein Modellflugzeug gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird jedoch, da der in dem Kraftstofftank 21 enthaltene
Kraftstoff an die elektronische Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 entsprechend
der Drehzahl mit Hilfe des Kraftstoffreglers 30 eingeführt wird,
der von dem Luftdruck in dem Kurbelwellengehäuse 8 Gebrauch macht,
die Stabilität
des Betriebes insbesondere bei niedrigen Drehzahlen erhöht, und
es wird ein gutes Ansprechverhalten auf die Erfordernisse einer
schnellen Beschleunigung und einer schnellen Verlangsamung erzielt. Desweiteren
kann der Effekt erzielt werden, daß die Ausgangsleistung verbessert
werden kann.
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Während es
oben erläutert
wurde, daß der Kraftstoffregler 30 dieses
Ausführungsbeispiels
auf einem Modellmotor 1 vorgesehen ist, der auf einem funkferngesteuerten
Modellflugzeug montiert ist, wird der Begriff "Modell" hier so verstanden, daß er nicht nur
funkferngesteuerte Modellflugzeuge für Hobbyzwecke, sondern auch
andere wirkliche Objekte umfaßt,
an denen relativ klein bauende Motoren gewöhnlich verwendet werden, und
die in der Industrie eingesetzt werden. Auch kann der Modellmotor
auf Modellfahrzeugen, Modellschiffen und dergleichen eingesetzt
werden.