DE4025018A1 - Steuervorrichtung fuer alkoholmotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für Alkoholmotoren, d. h. für Kraftfahrzeuge mit flexiblem Kraftstoff (FFV von Flexible Fuel Vehicle), die imstande sind, normalen Benzinkraftstoff, Alkoholkraftstoff oder einen gemischten Kraftstoff aus Benzin und Alkohol zu verwenden, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern der Betriebsbedingungen für Zusatz- oder Hilfsausrüstungen, die am Motor angebracht sind, wie beispielsweise ein Auflader, sogenannter Supercharger, oder Kraftstoffpumpen, wobei diese Steuerung in Übereinstimmung mit der Alkoholkonzentration erfolgt.

Bei Alkoholmotoren der genannten Art variiert die Alkoholkonzentration des Kraftstoffs von 0% bis 100% in Abhängigkeit von der Art des eingespeisten Kraftstoffs. Es ist infolgedessen notwendig, den Motor unter Berücksichtigung der Alkoholkonzentration zu steuern.

Die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 56-66 424 und 61-2 18 741 schlagen vor, die Zündzeitsteuerung und die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der festgestellten Alkoholkonzentration zu steuern.

Im allgemeinen wird ein Auflader (oder Vorverdichter) zum Anheben der Lufteinspeisungsmenge in den Motor verwendet, um so dessen Ausgangsleistung entsprechend anzuheben. Jedoch kann bei konstanter Aufladung oder Verdichtung das Potential des Motors nicht in ausreichendem Maße abhängig von der Alkoholkonzentration ausgenutzt werden.

So muß inzwischen die Kraftstoffeinspeisungsmenge stark, beispielsweise einige Male, geändert werden, falls die Alkoholkonzentration sich in weiten Grenzen ändert. In gebräuchlichen Kraftstoffzufuhr- oder Einspeisungssystemen ist eine Ölpumpe mit hoher Kapazität erforderlich, um eine ausreichende Kraftstoffzufuhr sicherzustellen. Wird jedoch die Kraftstoffeinspritzmenge bei geringer Alkoholkonzentration gering, so wird der rückgeführte Kraftstoff erhöht. Infolgedessen wird vom Motor Energie verschwendet, und es werden beträchtliche Geräusche erzeugt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Betriebsbedingungen von am Alkoholmotor angebrachten Zusatzausrüstungen zuverlässig in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration im Kraftstoff so steuert, daß die Ausgangsleistung des Motors erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ist einerseits zum Steuern des Lade- oder Aufladedrucks eines Aufladers wie z. B. Turboladers entsprechend der Änderung der Alkoholkonzentration im Kraftstoff anwendbar, wobei das Potential des Motors in ausreichendem Maße ausgenutzt werden kann. Ein solcher Auflader umfaßt im allgemeinen ein Abgasschieberventil (waste gate valve), und es kann z. B. ein Betriebsmagnetventil zur Steuerung des Ladedrucks verwendet werden.

Daneben ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung auch zum Steuern der Kraftstoffzufuhrmenge von Ölpumpen in Abhängigkeit von der Änderung der Alkoholkonzentration von Kraftstoff zum Einspeisen einer optimalen Kraftstoffmenge geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Alkoholmotor eines Fahrzeugs umfaßt neben der anzusteuernden Zusatzausrüstung einen Alkoholkonzentrationssensor zur Ausgabe eines Detektorsignals, das der Alkoholkonzentration des Kraftstoffs entspricht, ferner eine Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung, die auf das Detektorsignal anspricht und die Alkoholkonzentration berechnet, eine Bestimmungseinrichtung oder Festlegungseinrichtung, die auf die berechnete Alkoholkonzentration anspricht und eine optimale Bedingung zum Antrieb bzw. zur Ansteuerung der Zusatzausrüstung berechnet und festlegt, und eine Antriebseinrichtung, die die Zusatzausrüstung in Abhängigkeit von der so berechneten optimalen Bedingung antreibt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein funktionelles Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ladedrucksteuervorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Motorsteueranordnung;

Fig. 3 einen Graphen, der die Funktion des optimalen Ladedrucks in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration zeigt;

Fig. 4 eine Tabelle für optimalen Ladedruck in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das eine Ladedrucksteuerprozedur zeigt;

Fig. 6 ein funktionales Blockschaltbild einer Kraftstoffströmungsratesteuerung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Motorsteueranordnung für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 einen Graphen, der die maximal notwendige Kraftstoffströmungsrate und die Kraftstoffströmungsrate einer Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration zeigt; und

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das einen erfindungsgemäßen Kraftstoffströmungsratesteuerprozeß zeigt.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem wird ein Auflader, ein sogenannter Supercharger als Zusatz- oder Hilfsausrüstung verwendet, die in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration eines Kraftstoffs gesteuert wird.

In der Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 insgesamt einen FFV-Alkoholmotor nach Art eines Boxermotors. Am Zylinderkopf 2 des Motors 1 sind ein Luftansaugkanal 2a und ein Auslaß- oder Abgaskanal 2b ausgebildet.

Der Luftansaugkanal 2a kommuniziert mit einer Saugleitung oder einem Saugrohr 3. Auf der Stromaufwärtsseite der Saugleitung 3 ist eine Drosselkammer 5 vorgesehen, die mit der Saugleitung 3 über eine Luftkammer 4 kommuniziert. Auf der Stromaufwärtsseite der Drosselkammer 5 ist ein Luftreinigungsfilter 7 über ein Luftansaugrohr 6 angebracht.

Ein Auslaß- oder Abgasrohr 9 kommuniziert mit dem Abgaskanal 2b über eine Abgasleitung 8. Ein Katalysator-Konverter 10 ist an das Abgasrohr 9 angekoppelt.

Ein Drosselventil 11 ist innerhalb der Drosselkammer 5 angeordnet. Auf der Stromaufwärtsseite der Drosselkammer ist ein Zwischen- oder Ladeluftkühler 12 angeschlossen, und es ist eine Resonatorkammer 13 auf der stromabwärtigen Seite des Luftreinigungsfilters 7 angeschlossen.

Die Bezugszahl 14 bezeichnet einen Turbolader als Beispiel für einen erfindungsgemäß verwendeten Auflader. Ein Turbinenrad 14a des Turboladers 14 ist innerhalb eines Turbinengehäuses 14b aufgenommen, das mit dem Abgasrohr 9 kommuniziert. Ein Verdichterrad 14d, das über eine Turbinenwelle 14c an das Turbinenrad 14a angekoppelt ist, ist in einem Verdichtergehäuse 14e aufgenommen, das auf der stromabwärtigen Seite der Resonatorkammer 13 am Luftansaugrohr 6 ausgebildet ist.

Am Einlaß des Turbinengehäuses 14b ist ein Abgas- oder Ablaßschieberventil 15 angebracht. Ein betriebswirksam an das Abgasschieberventil 15 angekoppelter Hebel 16 ist über eine Stange 18 mit einem Diaphragma 17a eines Diaphragmastellorgans 17 verbunden. Eine Druckkammer 17b des Diaphragmastellorgans 17 kommuniziert mit einem Auslaßkanal des Verdichtergehäuses 14e am Luftansaugrohr 6 über eine Druckpassage 19.

In der Mitte der Druckpassage 19 ist die Resonatorkammer 13 über eine Druckreduzierpassage 20 angeschlossen. Ein Absperrkörper 21a eines Arbeits- oder Betriebsmagnetventils 21 (duty solenoid valve) als ein Beispiel für ein Ladedrucksteuerstellglied oder -organ ist zwischen die Druckpassage oder den Druckpfad 19 und die Druckreduzierpassage 20 geschaltet.

Das Betriebsmagnetventil 21 wird durch ein Betriebs- oder Schaltsteuersignal gesteuert, das der Magnetspule 21b dieses Ventils von einer weiter unten erläuterten Steuereinheit 41 zugeführt wird. Der Druck in der Druckkammer 17b für das Diaphragmastellorgan 17 wird so gesteuert, daß ein bestimmter Wert auf dem Gleichgewichtspunkt oder Ausgleichspunkt zwischen dem Druck in der Druckkammer 17b und der Kraft aufrechterhalten wird, die von einer nicht dargestellten Diaphragmafeder ausgeübt wird, die das Diaphragma 17a des Diaphragmastellorgans 17 dazu veranlaßt, sich stets einzuziehen, sowie das Abgasschieberventil 15, sich mittels der Stange 18 und des Hebels 16 zu schließen, wodurch der Öffnungsbereich am Einlaß des Turbinengehäuses 14b gesteuert wird und darüber der Ladedruck gesteuert wird.

Je geringer in diesem Ausführungsbeispiel die relative Einschaltdauer oder das relative Tastverhältnis des Betriebssignals ist, um so länger ist die Zeit, während der die Druckpassage 20 durch den Absperrkörper 21a des Magnetventils 21 geöffnet ist. Infolgedessen wird die Leckage oder Abgangmenge eines positiven Drucks oder Überdrucks auf der stromabwärtigen Seite des Verdichterrades 14d, die der Druckkammer 17b des Diaphragmastellorgans 17 zugeführt wird, erhöht, so daß der Öffnungsbereich oder die Öffnungsfläche am Einlaß des Turbinengehäuses 14b durch das Abgasschieberventil 15 gering gemacht werden und der Ladedruck ansteigt.

Einspitzdüsen 22 sind auf der Stromaufwärtsseite nahe des Luftansaugkanals 2a der Saugleitung 3 angebracht. Die Einspritzdüsen 22 und ein Kraftstofftank 23 kommunizieren miteinander über eine Kraftstoffpassage 24a und eine Kraftstoffrückführungspassage 24b. An der Kraftstoffpassage 24a sind eine Kraftstoffpumpe 25 und ein Alkoholkonzentrationssensor 26 in dieser Reihenfolge vom Kraftstofftank 23 aus gesehen angebracht.

Der Kraftstofftank 23 speichert Kraftstoff, dessen Alkoholkonzentration sich von 0% bis 100% von Kraftstoff, der nur Alkohol enthält, Kraftstoff, der nur Benzin enthält, oder Kraftstoff, der sowohl Alkohol als auch Benzin enthält, in Abhängigkeit von den Umständen, die beim Einfüllen des Kraftstoffs vorliegen, ändert.

Der Alkoholkonzentrationssensor 26 ist beispielsweise in Form eines Elektrodenpaares vorgesehen, welches innerhalb der Kraftstoffpassage 24a angebracht ist, wobei diese Elektroden die Alkoholkonzentration A aus einer Stromänderung erfassen, die durch eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit infolge einer Änderung der Alkoholkonzentration des Kraftstoffs hervorgerufen wird.

Ein Druckregulator 27 ist an der Kraftstoffrückführungspassage 24b vorgesehen, um die Differenz zwischen dem Druck der Saugleitung 3 und dem Kraftstoffdruck stets konstantzuhalten, so daß auf diese Weise die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzdüse 22 so gesteuert wird, daß sie sich nicht infolge einer Druckänderung der Saugleitung 3 ändert.

Ein Ansaugluftströmungssensor (in Fig. 2 ein Hitzedrahtluftströmungsmesser) 28 ist auf der Abstromseite nahe des Luftreinigungsfilters 7 am Luftansaugrohr 6 vorgesehen. Am Drosselventil 11 sind ferner ein Drosselöffnungsgradsensor 29a und ein Leerlauf- oder Neutralschalter 29b zum Erfassen der vollen Schließung des Drosselventils 11 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperaturmeßfühler oder -sensor 30 ist am Kühlmittelpfad (nicht dargestellt) in Form einer Steigleitung angebracht, die an der Ansaugleitung 3 ausgebildet ist. Ferner ist ein O₂-Sensor am Abgasrohr 9 vorgesehen.

Ein Kurbelwinkelsensor 33 ist gegenüberliegend einem Kurbelrotor 32 angebracht, der an die Kurbelwelle 1a des Motors 1 angekoppelt ist. Ein Nockenwinkelsensor 35 ist gegenüberliegend eines Nockenrotors 34 angebracht, der an die Nockenwelle 1b des Motors 1 angekoppelt ist.

Im folgenden wird der Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erläutert. Die Bezugszahl 41 bezeichnet allgemein die Steuereinheit dieser Vorrichtung. In dieser Steuereinheit 41 sind über eine Busleitung 46 eine CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 42, ein ROM 43, ein RAM 44 und ein I/O-Interface 45 miteinander verbunden. Die oben beschriebenen Sensoren 26, 28, 29a, 30, 31, 33, 35 und der Neutralschalter 29b sind mit Eingangsanschlüssen des I/O-Interfaces verbunden, wohingegen mit den Ausgangsanschlüssen eine Zündkerze 36 über einen Zünder 37, die Enspritzdüse 22, eine Kraftstoffpumpe 25 und die Magnetspule 21b des Betriebsmagnetventils 21 jeweils über eine Antriebsschaltung 47 in der in der Fig. 2 gezeigten Weise verbunden sind.

Der ROM 43 speichert Steuerprogramme und feste Daten, die eine Tabelle mit für einen optimalen Ladedruck MPPCHA, die weiter unten erläutert wird, darstellen.

Der RAM 44 speichert verarbeitete Ausgangssignale von den Sensoren und von der CPU 42 verarbeitete Daten.

Entsprechend der im ROM 43 gespeicherten Steuerprogramme und der verschiedenen im RAM 44 gespeicherten Daten berechnet die CPU 42 die Impulsbreite eines Impulses zum Antreiben der Einspritzdüse 22, die Zündzeitsteuerung zum Antreiben des Zünders 37 sowie auch das relative Schalt- oder Tastverhältnis eines Impulses zum Antreiben des Betriebsmagnetventils 21.

Im folgenden werden die Ladedrucksteuerfunktion sowie der Aufbau der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erläutert.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die Ladedrucksteuerfunktion der Steuereinheit 41 eine Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 51, eine Einstelleinrichtung 52 für optimalen Ladedruck sowie eine Antriebseinrichtung 53.

Die Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 51 liest ein Signal, das vom Alkoholkonzentrationssensor 26 ausgegeben wird, um die Alkoholkonzentration A eines der Einspritzdüse 22 zugeführten Kraftstoffs, z. B. entsprechend einem Stromwert, der der elektrischen Leitfähigkeit des Kraftstoffs entspricht, zu berechnen.

Die Einstelleinrichtung 52 für optimalen Ladedruck sucht die Tabelle für optimalen Ladedruck MPPCHA ab und verwendet hierbei als Parameter die Alkoholkonzentration A, die von der Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 51 berechnet wurde, und setzt einen optimalen Ladedruck entweder direkt oder durch eine Interpolationsberechnung fest.

Da die Oktanzahl von Alkohol (Methanol, Ethanol usw.) größer als die von normalem Benzin ist, wird die Gesamtoktanzahl eines gemischten Kraftstoffs aus Benzin und Alkohol größer, so wie die Alkoholkonzentration A zunimmt.

Je höher also die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs, um so höher kann daher der Ladedruck gemacht werden, ohne daß Klopfen auftritt. Je höher nämlich die Alkoholkonzentration A, um so höher ist der optimale Ladedruck.

Der optimale Ladedruck PCHA in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration A innerhalb der Klopfgrenze und experimentell belegt ist in Fig. 3 dargestellt. Optimale Ladedrücke in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration A, die jeweils durch Experimente oder andere Maßnahmen gewonnen werden, sind in der Tabelle für optimalen Ladedruck MPPCHA in verschiedenen Bereichen dieser Tabelle oder Map gespeichert (Fig. 4).

Die Tabelle für optimalen Ladedruck MPPCHA speichert die Ladedruckdaten, welche für höhere Alkoholkonzentration A höhere Werte annehmen. Der optimale Ladedruck PCHA in der Tabelle MPPCHA ist in Form eines relativen Schalt- oder Tastverhältnisses eines Schaltsteuersignals zum Antreiben des Betriebsmagnetventils 21 gespeichert. Dabei ist explizit eine geringere relative Einschaltdauer (d. h. ein geringeres Tastverhältnis) für die Schaltung des Ventils bei höherer Alkoholkonzentration A gespeichert.

Die Antriebseinrichtung 53 gibt ein dem optimalen Ladedruck (der relativen Schaltdauer) PCHA, der von der Einrichtung 52 festgesetzt worden ist, entsprechendes Betriebs- oder Schaltsteuersignal an die Magnetspule 21b des Betriebsmagnetventils 21 aus.

Im folgenden wird der Ladedrucksteuervorgang mittels der Steuereinheit 41 an Hand des Flußdiagramms der Fig. 5 erläutert.

Das in Fig. 5 gezeigte Programm ist ein Interruptprogramm, welches zu einem vorbestimmten Zeitpunkt oder mit einem vorbestimmten Zyklus während der Periode von einem Zeitpunkt, zu dem die Versorgung der Steuervorrichtung 41 eingeschaltet wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem sie wieder abgeschaltet wird (vom Motorstart bis zum Motorstopp) durchgeführt wird.

Zunächst wird in einem Schritt S101 ein Signal vom Alkoholkonzentrationssensor 26 ausgelesen, um die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs zu berechnen. Im Schritt S102 wird unter Verwendung des Parameters der Alkoholkonzentration A aus Schritt S101 von der Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 52 die Tabelle MPPCHA abgesucht, um den optimalen Ladedruck PCHA entweder direkt oder durch eine Interpolationsberechnung zu bestimmen.

Im Schritt S103 gibt die Antriebseinrichtung 53 das diesem im Schritt S102 festgesetzten optimalen Ladedruck PCHA entsprechende Schaltsteuersignal an die Magnetspule 21b des Betriebsmagnetventils 21 aus. Das Schaltsteuersignal wird so lange gehalten, bis das nächste Ladedrucksteuerprogramm ausgeführt wird.

Im folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Ladedrucksteuervorrichtung erläutert.

Beim Motorstart rotiert das Turbinenrad 14a des Turboladers 14 infolge des Abgasdrucks (Auslaßdrucks) im Abgasrohr 9. Infolgedessen dreht sich das über die Turbinenwelle 14c an das Turbinenrad 14a angekoppelte Verdichterrad 14d ebenfalls, um die Ansaugluft aufzuladen bzw. vorzuverdichten.

Während geringer Motorlast und geringer Motordrehzahl ist der Abgasdruck gering, so daß der Ladedruck am Verdichterrad 14d ebenfalls gering ist. Bei anwachsender Motordrehzahl und -last nimmt der Ladedruck allmählich zu.

Je höher bis zu diesem Zeitpunkt die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs ist, um so geringer wird durch den Ladedrucksteuervorgang der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 41 die relative Schaltdauer oder das Tastverhältnis des Schaltsteuersignals, das für höhere Ladedaten an die Magnetspule 21b des Betriebsmagnetventils 21 ausgegeben wird. Infolgedessen wird hierdurch die Zeit, während der die Druckreduzierpassage 20 durch den Absperrkörper 21a des Betriebsmagnetventils 21 geöffnet ist, verlängert, und es wird die Leckage des Ladedrucks auf der stromabwärtigen Seite des Verdichterrades 14d vom Turboverdichter 14 erhöht. Der durch die Leckage abgeleitete Ladedruck wirkt über die Druckpassage 19 auf die Druckkammer 17b des Diaphragmastellorgans 17. Der Ladedruck, mit dem die Druckkammer 17b des Diaphragmastellorgans 17 beaufschlagt wird, sinkt entsprechend ab, so daß das Diaphragma 17a des Stellorgans 17 durch die Federkraft der nicht dargestellten Diaphragmafeder zurück- oder eingezogen wird.

Infolgedessen wird die an das Diaphragma 17a gekoppelte Stange 18 zurückgezogen, so daß das Abgasschieberventil 15 in Fig. 2 durch den Hebel 16, der an die Stange 18 angekoppelt ist, in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, wodurch der Einlaßbereich oder die Einlaßfläche des Turbinengehäuses 14b klein gemacht werden. Infolgedessen wächst die Abgasströmungsrate am Einlaß entsprechend an, so daß das Turbinenrad 14a sich schneller dreht und so den Ladedruck anhebt.

Sowie die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs höher wird, wird das Schaltsteuersignal mit einer höheren relativen Schaltdauer der Magnetspule 21b des Betriebsmagnetventils 21 von der Steuereinheit 41 zugeführt. Hierdurch wird die Zeit, während der die Druckreduzierpassage 20, die mit der Resonatorkammer 13 kommuniziert, durch den Ventilkörper 21a des Ventils 21 geschlossen ist, so daß die Leckage oder Abgangmenge des Ladedrucks, mit der die Druckkammer 17b des Diaphragmastellorgans 17 beaufschlagt wird, herabgesetzt wird. Infolgedessen bewegt sich das Diaphragma 17a des Stellorgans 17 gegen die Federkraft der nicht dargestellten Diaphragmafeder nach vorn und veranlaßt hierdurch das Abgasschieberventil 15 gemäß der Darstellung in Fig. 2 in Uhrzeigerrichtung zu drehen und so allmählich den Öffnungsbereich des Einlasses vom Turbinengehäuse 14b zu vergrößern. Eine kleine Menge des durch den Strömungseinlaß strömenden Abgases umströmt das Turbinenrad 14a bypaßartig, so daß die Reaktion des Turbinenrades 14a gering wird und der Ladedruck ebenfalls gering wird.

Je höher die Alkoholkonzentration A eines Kraftstoffs und infolgedessen je höher die Oktanzahl ist, auf einen um so höheren Wert wird gemäß der obigen Beschreibung der Ladedruck gesetzt, ohne daß hierdurch irgendein Klopfen verursacht wird. Je geringer demgegenüber die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs und damit die Oktanzahl sind, auf einen um so geringeren Wert wird der Ladedruck gesetzt, um eine abnormale Verbrennung, die sich z. B. durch Klopfen kennzeichnet, zu vermeiden. Auf diese Weise wird der optimale Ladedruck in Übereinstimmung mit der Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs festgesetzt, wodurch das Potential des Motors jeweils in Übereinstimmung mit der Alkoholkonzentration A ausgenutzt wird.

Die Steuereinheit 41 steuert darüber hinaus die Kraftstoffeinspritzmenge und die Zündzeitsteuerung entsprechend der Alkoholkonzentration A.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Betriebsmagnetventil als Ladedrucksteuerstellglied verwendet. Jedoch kann auch jede andere Einrichtung, die eine vergleichbare Wirkung erbringt, verwendet werden.

Als Auflader können Turbolader oder Einrichtungen mit vergleichbarer Wirkung verwendet werden.

Wie oben erläutert wurde, kann der Ladedruck in Abhängigkeit von der Kraftstoffalkoholkonzentration in geeigneter Weise eingestellt werden, so daß das Motorpotential effektiv nutzbar ist. Auf diese Weise werden vorteilhafte Wirkungen wie die beträchtliche Verbesserung der Ausgangsleistung des Motors erzielt.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 6 bis 9 erläutert, in dem Ölpumpen als Zusatzausrüstung entsprechend der Alkoholkonzentration des Kraftstoffs gesteuert werden.

In Fig. 7 ist ein Luftansaugkanal 102a in einem Zylinderkopf 102 eines Motors 101 ausgebildet und kommuniziert mit einer Saugleitung 103. Auf der stromaufwärtigen Seite der Leitung 103 ist eine Drosselkammer 105 ausgebildet, die mit der Leitung 103 über eine Luftkammer 104 kommuniziert. Auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselkammer 105 ist über ein Luftansaugrohr 106 ein Luftreinigungsfilter 107 angebracht.

Ein Luftansaugströmungssensor (in Fig. 7 ein Hitzedraht-Luftströmungsmesser) 108 ist auf der stromabwärtigen Seite nahe des Luftreinigungsfilters 107 am Luftansaugrohr 106 vorgesehen. Am Drosselventil 105a, das innerhalb der Drosselkammer 105 angeordnet ist, sind ein Drosselöffnungsgradsensor 109a und ein Leerlauf- oder Neutralschalter 109b zum Erfassen der vollen Schließung des Drosselventils 105a vorgesehen.

Einspritzdüsen 110 sind auf der Stromaufwärtsseite nahe des Luftansaugkanals 102a der Saugleitung 103 angebracht. Zündkerzen 117 für die jeweiligen Zylinder sind am Zylinderkopf 102 befestigt, wobei die Spitzen der Zündkerzen innerhalb der jeweiligen Verbrennungskammer freiliegen.

Ein Kraftstofftank 113 enthält Kraftstoff, der entweder nur aus Alkohol, einem Kraftstoff nur aus Benzin oder einem Kraftstoff, der sowohl Alkohol als auch Benzin enthält, in Abhängigkeit von den Umständen besteht, unter denen der Kraftstoff von einer Bedienungsperson zugeführt wird.

Am Boden des Kraftstofftanks 113 ausgebildete Mulden oder Becken 113a und 113b sind an eine erste bzw. zweite Kraftstoffpumpe 114a bzw. 114b angeschlossen, die jeweils dieselbe Kapazität und dieselbe Drehzahl aufweisen. Jede der Pumpen 114a und 114b umfaßt einen Motor, der ansprechend auf ein Signal von einer weiter unten erläuterten Steuereinheit angetrieben wird.

Die Kapazität der ersten und zweiten Pumpe 114a und 114b entspricht der Kapazität einer Kraftstoffpumpe für einen normalen Benzinmotor. Kraftstoffpassagen, die sich von den Kraftstoffpumpen aus erstrecken, sind in der gezeigten Weise zusammengeführt, um einen Kraftstoffkreislauf 119a zu bilden, der mit jeder Einspritzdüse 110 kommuniziert. Ein Alkoholkonzentrationssensor ist auf der stromabwärtigen Seite nahe des Anschlußpunktes der Kraftstoffpassagen angebracht, die sich aus den Kraftstoffpumpen herauserstrecken.

Eine Betriebskammer 116a für einen Druckregulator 116 ist am Kraftstoffkreislauf 119a angebracht. Eine Druckregulatorkammer 116c, die von der Betriebskammer 116a durch ein Diaphragma 116b getrennt ist, kommuniziert mit der Saugleitung 103 in der in Fig. 7 durch die gestrichelte Linie angedeuteten Weise. Ein Ende einer Kraftstoffrückführungspassage 119b kommuniziert mit der Betriebskammer 116a des Druckregulators 116, und das andere Ende der Passage kommuniziert mit dem oberen Abschnitt des Kraftstofftanks 113. Die Steuerung durch den Druckregulator 116 erfolgt so, daß die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck der Einspritzdüse 110 und dem Druck der Saugleitung 103 konstantgehalten wird, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge für die Einspritzdüse bei Änderung des Drucks der Saugleitung 103 nicht variiert.

Ein Kurbelwinkelsensor 122, beispielsweise in Form eines magnetischen Aufnehmers, erfaßt den Kurbelwinkel sowie die Motordrehzahl und ist gegenüberliegend dem Außenumfang eines Kurbelrotors 121 angebracht, der an die Kurbelwelle 101a des Motors 101 angekoppelt ist.

Ein Kühlmitteltemperaturmeßfühlersensor 125 ist an einer nicht dargestellten Kühlmittelpassage in Form einer Steigleitung ausgebildet, die an der Saugleitung 103 vorgesehen ist.

Ein O₂-Sensor 127 ist nahe eines Abgasrohres 126 angebracht, das mit einer Abgasleitung 126a verbunden ist, die mit jedem Abgaskanal 102b des Zylinderkopfes 102 kommuniziert. Die Bezugszahl 128 repräsentiert einen Katalysator-Konverter.

Im folgenden wird die Schaltungsanordnung dieses Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung erläutert.

Die Bezugszahl 131 zeigt insgesamt die Steuereinheit an. In dieser Steuereinheit 131 sind eine CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 132, ein ROM 133, ein RAM 134 und ein I/O-Interface 135 über eine Busleitung 136f miteinander verbunden. Die obigen Sensoren 108, 109a, 115, 122, 125, 127 und der Neutralschalter 109b sind an Eingangsanschlüsse des I/O-Interfaces 135 angeschlossen.

An die Ausgangsanschlüsse des I/O-Interfaces 135 ist eine Zündkerze 117 über einen Zünder 129 angeschlossen. Ferner sind die Einspritzdüsen 110 und die Motoren der Kraftstoffpumpen 114a und 114b in der gezeigten Weise über eine Antriebsschaltung 138 an die Ausgangsanschlüsse angeschlossen.

Der ROM 133 speichert Steuerprogramme sowie feste Daten. Der RAM 134 speichert verarbeitete Ausgangssignale der Sensoren und Daten, die von der CPU 132 verarbeitet wurden.

Entsprechend der im ROM 133 gespeicherten Steuerprogramme und der im RAM 134 gespeicherten unterschiedlichen Daten berechnet die CPU 132 eine Kraftstoffeinspritzmenge, die Zündzeitsteuerung, Pumpenantriebsbedingungen und andere Größen in Abhängigkeit einer bestimmten Alkoholkonzentration.

Im folgenden wird die Wirkungsweise und Struktur der Steuervorrichtung erläutert. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Steuerfunktion der Steuereinheit 131 aus einer Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 141, einer Pumpenantriebsbedingungsbeurteilungseinrichtung 142, einer ersten Kraftstoffpumpenantriebseinrichtung 143 und einer zweiten Kraftstoffpumpenantriebseinrichtung 144 aufgebaut.

Die Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung 141 liest ein Signal vom Ausgang des Alkoholkonzentrationssensors 115 aus und berechnet die Alkoholkonzentration A vom Kraftstoff.

Die Pumpenantriebsbedingungsbeurteilungseinrichtung 142 liest einen zuvor im ROM 133 gespeicherten Bezugsalkoholkonzentrationswert AO aus und vergleicht die Bezugsalkoholkonzentration AO mit der Alkoholkonzentration A (%), die von der Einrichtung 141 berechnet wurde. Ist die Alkoholkonzentration A geringer als die Bezugsalkoholkonzentration AO (A < AO), so gibt die erste Kraftstoffpumpenantriebseinrichtung 143 ein Antriebssignal an die erste Kraftstoffpumpe 114a aus, um nur diese anzutreiben. Ist andererseits die Alkoholkonzentration A gleich oder größer als die Bezugsalkoholkonzentration AO (A AO), so geben sowohl die erste 143 als auch die zweite 144 Kraftstoffpumpenantriebseinrichtung Antriebssignale an die erste Kraftstoffpumpe 114a und auch an die zweite Kraftstoffpumpe 114b aus.

Die Bezugsalkoholkonzentration AO wird auf einen Wert festgelegt, bei dem die Kraftstoffzufuhrmenge (Kraftstoffströmung) einer der Kraftstoffpumpen 114a geringfügig größer als die erforderliche maximale Kraftstoffströmung (beispielsweise AO = 10 bis 30%) ist.

Wenn die Alkoholkonzentration A höher wird, so wird, wie oben erläutert, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis geringer, so daß es notwendig wird, die Kraftstoffeinspritzmenge zu erhöhen. Infolgedessen wird, wie in Fig. 8 durch die gestrichelte Linie angedeutet, die notwendige maximale Kraftstoffströmungsmenge, die von einer maximalen Kraftstoffeinspritzmenge abhängt, mit ansteigender Alkoholkonzentration A größer.

Wird folglich festgestellt, daß A < AO ist, wodurch angezeigt wird, daß die erforderliche maximale Kraftstoffströmung geringer als die Kraftstoffzufuhrmenge einer Kraftstoffpumpe 114a ist, so wird nur die erste Kraftstoffpumpe 114a angetrieben. Wird andererseits festgestellt, daß A AO ist, wodurch angezeigt wird, daß die notwendige maximale Kraftstoffströmung über der Kraftstoffzufuhrmenge einer Kraftstoffpumpe 114a liegt, so werden beide, sowohl die erste als auch die zweite Kraftstoffpumpe 114a und 114b angetrieben, um die ausreichende erforderliche maximale Kraftstoffströmung bereitzustellen.

Im folgenden wird der Steuervorgang der Steuereinheit 131 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 9 erläutert.

Das Programm in Fig. 9 ist ein Interruptprogramm, das entweder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt oder mit einem vorbestimmten Zyklus während der Periode durchgeführt wird, die beginnt, wenn die Versorgung der Steuervorrichtung 131 eingeschaltet wird, und endet, wenn die Versorgung abgeschaltet wird (d. h. vom Motorstart bis zum Motorstopp).

Zunächst wird in einem Schritt S201 ein Signal vom Alkoholkonzentrationssensor 115 ausgelesen, um die Alkoholkonzentration A des Kraftstoffs zu berechnen.

Im anschließenden Schritt S202 wird die zuvor im ROM 133 gespeicherte Bezugsalkoholkonzentration AO gelesen und mit der im Schritt S201 berechneten Alkoholkonzentration A verglichen. Ist die Alkoholkonzentration A geringer als die Bezugsalkoholkonzentration AO (A < AO), so wird daraus geschlossen, daß die notwendige maximale Kraftstoffströmung geringer als die Kraftstoffmenge einer Kraftstoffpumpe 114a ist und der Steuerablauf fährt mit Schritt S203 fort, in dem ein Ausgangssignal an die erste Kraftstoffpumpe 114a übertragen wird. Infolgedessen wird nur die erste Kraftstoffpumpe 114a angetrieben, und es wird eine geringe Kraftstoffmenge in den Kreislauf gebracht. Der Antrieb nur der ersten Kraftstoffpumpe 114a wird so lange fortgesetzt, bis das nächste Kraftstoffströmungsmengensteuerprogramm ausgeführt wird oder bis die Versorgung der Steuereinheit 131 abgeschaltet wird.

Wird andererseits im Schritt S202 festgestellt, daß A AO, wodurch angezeigt wird, daß die notwendige maximale Kraftstoffströmung über der Kraftstoffströmung einer Kraftstoffpumpe 114a liegt, so führt die Steuerung mit Schritt S204 fort, in dem Antriebssignale sowohl an die erste als auch an die zweite Kraftstoffpumpe 114a, 114b ausgegeben werden. Die Kraftstoffströmung in der Kraftstoffpassage 119a wird auf diese Weise doppelt so groß, um die erforderliche maximale Kraftstoffströmung sicherzustellen. Der Antrieb der beiden Kraftstoffpumpen 114a und 114b wird so lange fortgesetzt, bis das nächste Kraftstoffströmungsmengensteuerprogramm ausgeführt wird oder bis die Versorgung der Steuervorrichtung 131 abgetrennt wird.

Wird das Programm erstmalig ausgeführt, so wird nur die erste Kraftstoffpumpe 114a angetrieben.

Wie beschrieben, werden nur die erste Kraftstoffpumpe 114a oder sowohl die erste als auch zweite Kraftstoffpumpe 114a, 114b selektiv entsprechend der Alkoholkonzentration A angetrieben, wodurch die Kraftstoffströmung schrittweise erhöht wird. Auf diese Weise können eine zu große Zufuhr von Kraftstoff im Bereich relativ geringer Alkoholkonzentration sowie auch eine unzureichende Zufuhr im Bereich relativ hoher Alkoholkonzentration vermieden werden, wodurch eine effiziente Kraftstoffzufuhr über den vollen Arbeitsbereich des Motors sichergestellt wird, Energieverluste vermieden werden und weniger Geräusche erzeugt werden.

Da die beiden Kraftstoffpumpen 114a und 114b verwendet werden, kann jede der Pumpen kompakt ausgebildet werden, und die Anbringung der Pumpen ist vereinfacht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können beispielswiese auch drei oder mehr Kraftstoffpumpen parallel und schrittweise entsprechend der Alkoholkonzentration angetrieben werden, so daß die Kraftstoffströmung, die für eine bestimmte notwendige maximale Kraftstoffströmung geeignet ist, feiner abgestuft eingestellt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, es sind jedoch zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen oder von der Erfindungsidee abzuweichen.

Claims (7)

1. Steuervorrichtung für einen Alkoholmotor eines Fahrzeugs, welcher Motor mit einer Zusatzausrüstung versehen ist und Alkohol enthaltenden Kraftstoff verwendet, gekennzeichnet durch:
einen Alkoholkonzentrationssensor (26; 115), der ein Detektorsignal ausgibt, das der Alkoholkonzentration des Kraftstoffs entspricht,
eine Alkoholkonzentrationsberechnungseinrichtung (51; 141), die auf das Detektorsignal anspricht und die Alkoholkonzentration berechnet,
eine Bestimmungseinrichtung (52; 142), die auf die Alkoholkonzentration anspricht und eine optimale Bedingung für den Antrieb der Hilfsausrüstung berechnet, und
eine Antriebseinrichtung (53; 143, 144), die auf diese optimale Bedingung zum Antrieb der Hilfsausrüstung anspricht.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsausrüstung ein Auflader mit einem Abgasschieberventil (15) zum Aufladen von Ansaugluft in den Motor ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsausrüstung zwei Kraftstoffpumpen (114a, 114b) mit Motoren zum Einspeisen von Kraftstoff aus einem im Fahrzeug angebrachten Kraftstofftank (113) in eine am Motor angebrachte Einspritzeinrichtung (110) darstellt.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (51) eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines optimalen Ladedrucks als diese optimale Bedingung entsprechend der Alkoholkonzentration umfaßt, wobei der optimale Ladedruck mit zunehmender Alkoholkonzentration ansteigt.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (52) eine Tabelle für optimalen Ladedruck (MPPCHA) umfaßt, in der eine Vielzahl optimaler Ladedrücke entsprechend der Alkoholkonzentrationen gespeichert ist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpen zumindest eine erste Ölpumpe und eine zweite Ölpumpe (114a, 114b) aufweisen, daß die Antriebseinrichtung (143, 144) eine erste Antriebseinrichtung zum Antrieb der ersten Kraftstoffpumpe und eine zweite Antriebseinrichtung zum Antrieb der zweiten Kraftstoffpumpe umfassen und daß die Berechnungseinrichtung (142) eine Beurteilungseinrichtung umfaßt, die eine erste Pumpenantriebsbedingung ermittelt, bei der die erste Kraftstoffpumpe durch die erste Antriebseinrichtung angetrieben wird, wenn die Alkoholkonzentration (A) geringer als eine Bezugskonzentration (AO) ist, und die eine zweite Pumpenantriebsbedingung ermittelt, bei der sowohl die erste als auch die zweite Kraftstoffpumpe durch die erste bzw. Antriebseinrichtung angetrieben werden, wenn die Alkoholkonzentration (A) größer als die Bezugskonzentration (AO) ist.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kraftstoffpumpen (114a, 114b) dieselbe Kapazität aufweisen.