DE60119493T2

DE60119493T2 - Steuerungssystem für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60119493T2
Application number: DE60119493T
Authority: DE
Inventors: D. Roy Bethel Park HUSTON; Glen F. Bradfordwoods CHATFIELD
Original assignee: Optimum Power Technology LP
Current assignee: Optimum Power Technology LP
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: CA2398331C; WO2001061176A3; CN1404548A; US6539299B2; WO2001061177A3; AU2001241573B2; JP4043237B2; EP1255924A2; AU4157301A; US20020010541A1; DE60119493D1; MXPA02007991A; MXPA02007992A; ATE325946T1; JP4017398B2; JP2003522900A; CN100416067C; EP1255925A2; CA2398577C; EP1255924B1

Description

Querverweis auf gleichzeitig anhängige Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den früheren Anmeldetag der US-Provisional-Anmeldung 60/183,380, eingereicht am 18. Februar 2000, deren Offenbarungsgehalt in seiner Gesamtheit hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Motor-Managementsystem für einen Verbrennungsmotor gerichtet. Diese Offenbarung ist insbesondere darauf gerichtet, ein System vorzusehen, das es einem Bediener ermöglicht, Motor-Managementdaten zwischen einem handflächengroßen Computer und einem Motorsteuersystem sowie Motor-Managementdateien zwischen dem handflächengroßen Computer und einem externen Computer zu übertragen. Beispielsweise ermöglicht es ein gemäß einer Ausführungsform ausgeführtes System einem Bediener, den Motorbetrieb zu kalibrieren, und zwar entweder wenn der Motor nicht läuft oder während seines Betriebs in der gewünschten Umgebung, durch Ändern der Anpasssteuerwerte, die Modifikationen der auf einer Motorsteuerkennlinie basierenden Basis-Motorsteuerwerte darstellen. Insbesondere kann der Fahrer eines Freizeitfahrzeugs Anpasssteuerkennlinien zum Kalibrieren von Basis-Motorsteuerkennlinien erzeugen, wie etwa für die Zündpunkteinstellung und Kraftstoffabgabe, während er das Fahrzeug fährt.
Es wird davon ausgegangen, dass die Leistung eines Verbrennungsmotors von mehreren Faktoren abhängig ist, welche den Arbeitsprozess (z.B. Zweitakt-, Viertakt-, Otto-, Diesel- oder Wankelprozess), die Anzahl und Ausführung der Verbrennungskammern, die Auswahl und Steuerung der Zünd- und Kraftstoffabgabesysteme sowie die Umgebungsbedingungen umfassen, in denen der Motor arbeitet.
Es wird davon ausgegangen, dass Beispiele für die Wahl der Bauart einer Verbrennungskammer die Wahl eines Verdichtungsverhältnisses sowie der Anzahl der jeder Kammer zugeordneten Ansaug- und Auslassventile umfassen. Im Allgemeinen wird angenommen, dass sich an dieser Wahl nichts ändern lässt, um den Motorbetrieb nach dem Bau des Motors zu kalibrieren.
Im Hinblick auf Zündsysteme sind Unterbrecherkontaktsysteme und elektronische Zündsysteme bekannt. Es wird davon ausgegangen, dass diese bekannten Systeme eine Zündungseinstellung vorsehen, die auf einer Betriebscharakteristik des Motors basiert, z.B. einer Drehzahl und einer Last. Bei diesen Unterbrecherkontaktsystemen wird angenommen, dass die Motordrehzahl häufig mechanisch unter Verwendung zentrifugal verlagerter Gewichte erfasst und der Ansaugkrümmerunterdruck für gewöhnlich zum Ermitteln der Motorlast verwendet wird. Bei elektronischen Zündsystemen wird davon ausgegangen, dass die Motordrehzahl im Allgemeinen mittels eines Winkelbewegungssensors ermittelt wird, der der Drehung der Kurbelwelle zugeordnet ist, und die Motorlast häufig beispielsweise anhand des Ausgangs eines Drosselklappenstellungssensors ermittelt wird. In jedem Fall wird davon ausgegangen, dass die Zündungseinstellung gemäß diesen bekannten Systemen für einen gegebenen Betriebszustand des Motors festgelegt ist.
Im Hinblick auf Kraftstoffabgabesysteme sind Vergaser und Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt. Es wird davon ausgegangen, dass diese bekannten Systeme eine Menge an Kraftstoff, z.B. Benzin, zuführen, die auf der in den Motor eingelassenen Luftmenge basiert, d.h. in Übereinstimmung mit der durch den Bediener festgelegten Stellung der Drosselklappe. Bei Vergasern wird angenommen, dass Kraftstoff durch ein System von Öffnungen, bekannt als "Düsen" ("Jets"), abgegeben wird. Als Beispiele für den Vergaserbetrieb wird davon ausgegangen, dass bei Motorleerlaufdrehzahlen eine Leerlaufdüse Kraftstoff stromabwärts von der Drosselklappe zuführen kann und dass die Kraftstoffabgabe durch eine Beschleunigungspumpe erhöht werden kann, um schnelle Erhöhungen der Motordrehzahl zu erleichtern. Es wird davon ausgegangen, dass die meisten Vergaser zerlegt und Düsen oder Pumpen verschiedener Größe eingebaut werden müssen, um die Kraftstoffabgabemenge zu modifizieren. Dies ist jedoch ein arbeitsaufwändiges Verfahren, das, wie meist angenommen wird, nur durchgeführt werden kann, wenn der Motor nicht läuft.
Es wird davon ausgegangen, dass bekannte Kraftstoffeinspritzsysteme, die elektronisch betrieben werden können, eine genau abgemessene Kraftstoffmenge in die Ansauganlage oder direkt in den Verbrennungszylinder einspritzen. Es wird angenommen, dass die Kraftstoffmenge basierend auf dem Motorzustand und einer als "Kennlinie" oder "Nachschlagetabelle" bekannten Datentabelle von einer Steuereinheit bestimmt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Kennlinie eine Auswahl möglicher Werte oder "Sollwerte" für jede von wenigstens einer unabhängigen Variablen (d.h. einer Charakteristik des Motorzustands), die durch einen mit der Steuereinheit verbundenen Sensor gemessen werden kann, sowie eine Auswahl entsprechender Steuerwerte für eine abhängige variable Steuerfunktion, z.B. die Kraftstoffmenge, umfasst.
Normalerweise wird davon ausgegangen, dass Kennlinien vom Motorhersteller entwickelt und in der Fabrik dauerhaft in einer Motorsteuereinheit festgelegt werden. Derzeit wird bei Straßenfahrzeugen angenommen, dass dies zur Einhaltung von Emissionsrichtlinien gesetzlich erforderlich ist. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass, auch wenn es gesetzlich nicht erforderlich ist, die Hersteller die Motorbediener aus einer Reihe von Gründen davon abhalten, die Kennlinien zu modifizieren, etwa weil die Hersteller der Auffassung sind, dass ihre Kennlinien die beste Motorleistung liefern, die Hersteller fürchten, dass ein Motorbediener den Motor durch Angabe ungeeigneter Steuerwerte beschädigen könnte, oder die Hersteller glauben, dass ein Motorbediener nicht ausreichend qualifiziert sein könnte, um eine Kennlinie ordnungsgemäß zu modifizieren. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die Hersteller ihre Kennlinien so "optimiert" haben, dass sie unter einer Reihe von Bedingungen, die von ihnen spezifiziert werden, die beste Leistung erbringen. In den meisten Fällen glaubt man, dass diese Bedingungen nicht mit den Bedingungen übereinstimmen, unter denen der Motor betrieben wird. Folglich wird angenommen, dass "Stock-Maps" (vorgegebene Kennlinien) die Motorleistung eher einschränken als optimieren.
Man glaubt ferner, dass Umgebungsbedingungen, wie etwa Lufttemperatur, Höhe und Barometerdruck, die Motorleistung beeinflussen. Es wird angenommen, dass sich diese Bedingungen im Allgemeinen auf den gesamten Motorbetriebsbereich auswirken. Es wird davon ausgegangen, dass es bekannt ist, bei der Kraftstoffeinspritzung diese Bedingungen durch Berechnen einer Einstellung für jeden Betriebszustand des Motors zu kompensieren.
Daher nimmt man an, dass die Motorleistung im Wesentlichen davon abhängig ist, wie die Verbrennung unter den Umgebungsbedingungen erzielt wird. Das Stöchiometrieverhältnis von Luft zu Benzin beträgt 14,7:1. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass Verhältnisse zwischen ungefähr 10:1 und ungefähr 20:1 zu einer Verbrennung führen und dass es häufig erwünscht ist, das Luft-/Kraftstoffverhältnis einzustellen, um eine bestimmte Motorleistung zu erzielen (z.B. ein bestimmtes Leistungsabgabeniveau, verbesserte Kraftstoffeinsparung oder reduzierte Emissionen). In ähnlicher Weise glaubt man außerdem, dass es erwünscht ist, die Zündpunkteinstellung anzupassen, die für gewöhnlich anhand des Grades der Kurbeldrehung gemessen wird, bevor ein Kolben den oberen Totpunkt des Verdichtungshubs erreicht, um eine bestimmte Motorleistung zu erzielen (z.B. niedrigster Kraftstoffverbrauch oder reduzierte Emissionen).
Man glaubt, dass ein Nachteil bekannter Zündpunkteinstellungs- und Kraftstoffabgabesysteme darin besteht, dass der Motorbetrieb durch die von den Lieferanten dieser Systeme eingerichteten, fixen Steuerungen eingeschränkt wird. Es wird auch als Nachteil angesehen, dass alle möglichen Einstellungen an diesen bekannten Systemen einen Techniker erforderlich machen, um eine oder mehrere der Systemkomponenten zu rekonfigurieren oder das System zu zerlegen, Ersatzbauteile einzubauen und das System wieder zusammenzubauen. Daher hält man es ferner für einen Nachteil dieser bekannten Systeme, dass weder die Effizienz noch die Zulänglichkeit dieser Einstellungen während eines ununterbrochenen Betriebs des Motors in der gewünschten Umgebung ermittelt werden kann. Zudem wird es ferner als Nachteil dieser bekannten Systeme angesehen, dass die Wirkung dieser Einstellungen nicht direkt verglichen werden kann.
Es wird daher die Auffassung vertreten, dass diese Nachteile bekannter Zünd- und Kraftstoffabgabesysteme überwunden werden müssen.
Die DE 196 12 796 A1 offenbart einen elektronischen Reisebegleiter in Form eines Minicomputers, wie etwa eines handflächengroßen Computers, der in eine Aussparung des Armaturenbretts eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Die Aussparung stellt eine Schnittstelle bereit, die den Reisegefährten mit einem bordinternen Kommunikations- und Steuernetzwerk des Fahrzeugs verbindet. Das Netzwerk umfasst eine zentrale Steuereinheit, die über Datenleitungen verschiedene Daten von den Fahrzeugrädern empfängt, und eine Anzeigeeinrichtung im Armaturenbrett. Die zentrale Steuereinheit führt die Daten einer Logik zu, die die Daten verarbeitet, so dass sie an der Schnittstelle in der Aussparung zur Verfügung stehen. Der Minicomputer kann nicht nur zur Mitnahme während des Betriebs gesammelter Daten verwendet werden, sondern auch zum Übertragen solcher Daten als Straßenkarte zur Verwendung in einem Navigationssystem des Fahrzeugs und persönlicher Daten zum Einstellen einer Sitzstellung oder zum Sichern des Wagens gegen Diebstahl an das Kommunikations- und Steuernetzwerk des Fahrzeugs.
Die WO 92/0957 A1 offenbart eine Motorsteuereinheit mit einer elektronischen Steuereinheit und einem Fernkalibriermodul. Die elektronische Steuereinheit umfasst einen Lese-/Schreibspeicher, der Basis-Kalibrierdatentabellen speichert, die Kraftstoff- und Zündungsinformationen enthalten, die zum Steuern des Motorbetriebs verwendet werden. Der Lese-/Schreibspeicher speichert ferner eine Überlagerungsdatentabelle bezüglich jeder Basis-Kalibrierdatentabelle. Die Überlagerungsdatentabellen enthalten Kraftstoff- und Zündungsmodifikationsinformationen, die für einen Bediener über das Kalibriermodul direkt zugänglich und modifizierbar sind. Die elektronische Steuereinheit umfasst einen Prozessor, der Kraftstoff- und Zündungsbasiswerte aus den Basis-Kalibrierdatentabellen in Abhängigkeit von aktuellen Werten solcher Motorbetriebscharakteristika, wie etwa Luftdichte und Motordrehzahl, und außerdem Kraftstoff- und Zündungsmodifikationswerte aus den Überlagerungsdatentabellen in Abhängigkeit von den aktuellen Werten der Motorbetriebscharakteristika auswählt. Basierend auf den ausgewählten Kraftstoff- und Zündungsbasiswerten und -modifikationswerten bestimmt der Prozessor die Kraftstoff- und Zündungssteuerwerte.
Das Kalibriermodul umfasst einen weiteren Prozessor, einen ROM-Speicher und eine Anzeigeeinrichtung. Es kann selektiv in einem Anzeigemodus und einem Kalibriermodus betrieben werden. Im Anzeigemodus werden aktuelle Werte verschiedener Betriebscharakteristika des Motors angezeigt. Im Kalibriermodus können die in den Kraftstoff- und Zündungsüberlagerungsdatentabellen gespeicherten Modifikationsinformationen ausgelesen und angezeigt werden. Unter Verwendung der Eingabetasten des Kalibriermoduls kann der Bediener die angezeigten Modifikationsinformationen modifizieren. Wenn die Modifikationen durchgeführt werden, werden diese an einen RAM-Speicher der elektronischen Steuereinheit zur temporären Speicherung übertragen. Bei Abschluss des Modifikationsprozesses kann sich der Bediener dafür entscheiden, die durchgeführten Modifikationen zu speichern, die dann in den elektrisch löschbaren ROM-Speicher der elektronischen Steuereinheit geschrieben werden.
Kurzer Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht ein Motor-Managementsystem mit sämtlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Bei einer Ausführungsform umfasst das Motor-Managementsystem ein Motorsteuersystem, das einen Motorbetriebssteuerwert berechnet, einen handflächengroßen Computer, der in Bezug auf das Motorsteuersystem transportierbar ist, und einen externen Computer, der mit dem handflächengroßen Computer kommuniziert. Der Motorbetriebssteuerwert ist dafür ausgelegt, dem Verbrennungsmotor zugeführt zu werden, um die Motorleistung zu verändern. Der handflächengroße Computer hat Höhe-, Breite- und Dickeabmessungen, die nicht mehr als ungefähr 15,24 cm (6 Inch) mal ungefähr 10,16 cm (4 Inch) mal ungefähr 2,54 cm (1 Inch) betragen. Der handflächengroße Computer betreibt einen Satz Motor-Management-Tools, die Motor-Managementdaten an das Motorsteuersystem übertragen. Der externe Computer lädt die Motor-Management-Tools und Motor-Managementdateien zu dem handflächengroßen Computer herunter und lädt vom handflächengroßen Computer Motor-Managementdateien hoch.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, die in diese Beschreibung eingeschlossen werden und einen Teil derselben bilden, beinhalten eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung in Übereinstimmung mit der besten Ausgestaltung zu offenbaren, die zur Ausführung der Erfindung vorgesehen ist.
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zum Kalibrieren des Motorbetriebs.
2 ist eine Draufsicht eines Armaturenbretts gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist eine Draufsicht eines Armaturenbretts mit einem angeschlossenen handflächengroßen Computer gemäß einer zweiten Ausführungsform.
4 ist eine räumliche Ansicht des in 3 gezeigten Armaturenbretts, wobei der handflächengroße Computer in einer abgenommenen Konfiguration dargestellt ist.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Kalibrieren der Motorleistung gemäß einer Ausführungsform eines Motor-Management-Tools zum Kalibrieren des Motorbetriebs darstellt.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Wie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet, haben Ausdrücke wie "Anpassung" ("Trim") oder "Anpassen" ("Trimming"), "Gruppe", "Kennlinienanpassdefinition" und "Kennliniensatz" bestimmte Bedeutungen. Die Ausdrücke "Anpassung" und "Anpassen" beziehen sich auf eine Veränderung des Wertes eines oder mehrer Sollwerte. Der Wert dieser Veränderung, der positiv oder negativ sein kann, kann eine Funktion des ursprünglichen Sollwerts oder ein gewähltes Inkrement sein. Der Ausdruck "Gruppe" bezieht sich auf eine Ansammlung oder ein Paket von Sollwerten, auf die übereinstimmend durch eine Anpassaktion eingewirkt wird. Eine Gruppe kann durch eine "Kennlinienanpassdefinition" definiert sein. Eine Kennlinienanpassdefinition kann beispielsweise eine Motorsteuerkennlinie aufteilen, um so eine Gruppe von Sollwerten zu erzeugen, die innerhalb eines oder mehrerer gewählter Bereiche einer oder mehrerer unabhängiger Variablen liegen, z.B. erfasster Motorbetriebscharakteristika. Der Ausdruck "Kennliniensatz" bezieht sich auf eine einzelne Motorsteuerkennlinie oder eine Zuordnung mehrerer damit in Zusammenhang stehender Steuerkennlinie. Ein Kennliniensatz kann beispielsweise ausschließlich aus einer Zündpunkteinstellungskennlinie bestehen. Alternativ hierzu kann ein Kennliniensatz eine Zündpunkteinstellungskennlinie und eine Kraftstoffabgabekennlinie umfassen.
Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Motorsteuersystem 10 eine Bibliothek an Motor-Managementdateien in einem externen Computer 130. Diese Motor-Managementdateien können über einen handflächengroßen Computer 120 einem Motorsteuersystem zugänglich gemacht und zum Kalibrieren der Motorleistung verwendet werden. Das Motor-Managementsystem 10 umfasst eine Motorsteuereinheit 20, die (z.B. über Drahtleitungen oder drahtlos) mit einer oder mehreren Eingabe- oder Ausgabeeinrichtungen (z.B. Sensoren oder Aktuatoren) verbunden ist. Die Motorsteuereinheit 20 kann einen Prozessor umfassen, der codierte Anweisungen verwendet, um auf ein oder mehrere elektrische Eingangssignale einzuwirken und ein oder mehrere elektrische Ausgangssignale abzugeben. Gemäß einer Ausführungsform verbinden Drahtleitungen die Motorsteuereinheit 20 elektrisch mit verschiedenen anderen Komponenten, die nachfolgend im Detail beschrieben sind. Das Gehäuse 20a der Motorsteuereinheit 20 und der anderen Komponenten kann in Bezug auf ein Fahrzeugchassis (nicht gezeigt), z.B. einen Motorradrahmen, in bekannter Art und Weise elektrisch geerdet sein. Die elektrischen Verbindungen in Bezug auf die Motorsteuereinheit 20 können zwei Steckerbuchsen (nicht gezeigt) umfassen, die am Gehäuse 20a befestigt sind, um entsprechende Winkelstecker (nicht gezeigt) an den Enden eines Kabelbaums (nicht gezeigt) aufzunehmen. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl an Steckern und eine beliebige Anzahl an Steckerbuchsen in jeder beliebigen Kombination und Konfiguration entweder dem Gehäuse 20a oder dem Kabelbaum zugeordnet werden.
Die Motorsteuereinheit 20 kann unter dem Sitz des Bedieners (nicht gezeigt) eingebaut werden. Die Motorsteuereinheit 20 kann schwenkbar montiert werden, um den Zugang zu den elektrischen Verbindungen und zu einer Zündspule 30 zu erleichtern, die an der Unterseite der Motorsteuereinheit 20 angebracht werden können. Ein Schwenken der Motorsteuereinheit erleichtert außerdem das Entleeren von Schmutzstoffen aus einem barometrischen Drucksensor 22, der in das Gehäuse 20a der Motorsteuereinheit 20 eingebaut werden kann. Die Funktionen der Zündspule 30 und des barometrischen Drucksensors 22 sowie deren Verhältnis zur Motorsteuereinheit 20 sind nachfolgend genauer beschrieben. Darüber hinaus kann die Zündspule 30 und/oder der barometrischen Drucksensor 22 getrennt von der Motorsteuereinheit 20 montiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Motorsteuereinheit 20 einen einzelnen Motorbetriebssteuerwert bereitstellen, d.h. zum Einstellen einer einzelnen Motorsteuerung, etwa der Zündpunkteinstellung. Gemäß einer anderen Ausführungsform jedoch, die in den Figuren dargestellt ist, kann die Motorsteuereinheit 20 eine Mehrzahl an Motorbetriebssteuerwerten vorsehen, d.h. zum Steuern einer Mehrzahl an Motorsteuerungen, wie etwa der Kraftstoffmenge und der Zündpunkteinstellung.
Die Motorsteuereinheit 20 ist mit einem Kraftstoffabgabemodul 40 elektrisch verbunden. Das Kraftstoffabgabemodul 40 kann wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil 42 umfassen, das an einem Drosselklappenstutzen 40a befestigt werden kann, der sich von einem Fluideinlass (nicht gezeigt) zu einem Fluidauslass (nicht gezeigt) erstreckt. Eine Drosselklappe (nicht gezeigt) ist im Drosselklappenstutzen 40a zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet und zwischen einer ersten Konfiguration, die einen Fluiddurchfluss durch den Drosselklappenstutzen 40a verhindert, und einer zweiten Konfiguration, die einen Fluiddurchfluss durch den Drosselklappenstutzen 40a zulässt, um eine Achse (nicht gezeigt) schwenkbar. Eine Aktuatornocke (nicht gezeigt) ist mit der Drosselklappe zum Schwenken der Drosselklappe gegen die Vorspannung einer Rückstellfeder, z.B. einer Torsionsfeder (nicht gezeigt), aus der ersten Konfiguration in die zweite Konfiguration verbunden. Die Aktuatornocke kann über ein Drosselklappenkabel (nicht gezeigt) mit einem Drosselklappensteuerelement (nicht gezeigt) verbunden sein, das bedienergesteuert sein kann. Wie nachfolgend genauer beschrieben, ist ein Drosselklappenstellungssensor 44 ebenfalls mit der Drosselklappe verbunden, um die Winkelstellung der Drosselklappe zu messen, wenn diese um die Achse geschwenkt wird.
Das oder die Kraftstoffeinspritzventile 42 können so ausgerichtet sein, dass sie eine genau abgemessene Kraftstoffmenge von innerhalb des Drosselklappenstutzens 40a in einen Ansaugkanal (nicht gezeigt), bei einem Zweitaktmotor, oder durch eine Aufstoßventilöffnung (nicht gezeigt), bei einem Viertaktmotor, einspritzen. Bei Viertaktmotorbauarten mit mehreren Ansaugventilen (nicht gezeigt) kann jedes der Einspritzventile 42 so ausgerichtet sein, Kraftstoff durch eine jeweilige Ventilöffnung einzuspritzen.
Das Kraftstoffabgabemodul 40 kann ferner einen Ansauglufttemperatursensor 46 umfassen, der z.B. durch die Wand des Drosselklappenstutzens 40a hindurch und stromaufwärts von der Drosselklappe befestigt sein kann. Die Funktionen des Lufttemperatursensors 46 und sein Verhältnis zur Motorsteuereinheit 20 sind nachfolgend genauer beschrieben.
Das Kraftstoffabgabemodul 40 stellt, in Zusammenarbeit mit der Motorsteuereinheit 20, mehrere Vorteile bereit, einschließlich der Möglichkeit, dass es elektronisch eingestellt werden kann, ohne entfernt, zerlegt, wieder zusammengebaut und erneut eingebaut werden zu müssen. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass es elektronisch eingestellt werden kann, während der Motor läuft. Ein weiterer Vorteil ist es, dass es eine separate Steuerung verschiedener Gruppen von Sollwerten vorsehen kann, die durch Kennlinienanpassdefinitionen spezifiziert sind, welche nachfolgend genauer beschrieben sind. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der oder die Kraftstoffeinspritzventile 42 dafür programmiert werden können, Änderungen der Umgebungsbedingungen, z.B. Änderungen des barometrischen Druckes oder der Lufttemperatur, zu kompensieren. Gemäß den Ausführungsformen des Motor-Managementsystems 10 ist es möglich, Schwankungen der Spannung, die zum Betätigen des oder der Kraftstoffeinspritzventile 42 zur Verfügung steht, zu kompensieren und mittels eines Lambda-Sensors auch den Verschleiß und die Alterung des oder der Kraftstoffeinspritzventile 42 zu kompensieren.
Eine elektrisch betätigte Kraftstoffpumpe 50 mit einem Niederdruck-Kraftstoffeinlass 52, der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 60 erhält, und einem Hochdruck-Kraftstoffauslass 54 kann dem oder den Kraftstoffeinspritzventilen 42 unter Druck stehenden Kraftstoff zuführen. Die Kraftstoffpumpe 50, die elektrisch mit der Motorsteuereinheit 20 verbunden sein kann, kann eine Verdrängerpumpe oder eine dynamische Pumpe sein. Ein Druckregler 70 kann mit dem Hochdruck-Kraftstoffauslass 54 verbunden sein, um den Druck des dem oder den Kraftstoffeinspritzventilen 42 zugeführten Kraftstoffs zu regeln. Der Druckregler 70 kann zu hohen Druck ablassen durch Zurückführen eines Teils des Hochdruck-Kraftstoffstroms zum Kraftstofftank 60. Die Kraftstoffpumpe 50 kann überall dort montiert sein, wo Platz vorhanden ist, z.B. an der Außenseite eines Motors 100.
Ein Kraftstofffilter (nicht gezeigt), das wartbar sein kann, kann eine separate Einheit sein, die sich an einer beliebigen Position längs der Kraftstoffversorgung befindet, oder der Kraftstofffilter kann in den Kraftstofftank 60, die Kraftstoffpumpe 50, das oder die Kraftstoffeinspritzventile 42 oder den Druckregler 70 eingebaut werden.
Bezug nehmend außerdem auf die 2–4 ist die Motorsteuereinheit 20 elektrisch mit einem Armaturenbrett 80 verbunden, das für einen Bediener, z.B. den Fahrer eines Motorrads, leicht zugänglich ist. Das Armaturenbrett 80 kann mindestens einen Schalter zum Regeln eines der Motorsteuereinheit 20 zugeführten Anpasssignals und mindestens eine Anzeigeeinrichtung 82 umfassen, um dem Bediener von der Motorsteuereinheit 20 gelieferte Informationen mitzuteilen. Wie in den 2–4 gezeigt, kann das Armaturenbrett 80 einen Kennliniensatzauswahlschalter 84, mindestens einen Anpass-Plus-/Minus-Einstellschalter 86 (es sind z.B. ein Anpass-Plus-Tastschalter 86a und ein separater Anpass-Minus-Tastschalter 86b in den 2–4 dargestellt), einen Anpass-Defeat-Schalter 88 und einen An-/Aus-Schalter 90 umfassen. Der Anpass-Defeat-Schalter 88 regelt ein Anpass-Defeat-Signal, das bewirkt, dass die Motorsteuereinheit 20 zwei Funktionen ausführt. In einer "An"-Stellung des Anpass-Defeat-Schalters 88 berechnet die Motorsteuereinheit 20 die Motorbetriebssteuerwerte gleich den durch die Anpasssteuerwerte modifizierten Basis-Motorsteuerwerten, wobei die Motorsteuereinheit 20 die Anpass-Signale (wie durch den mindestens einen Anpass-Plus-/Minus-Einstellschalter 86 geregelt) und die Anpass-Defeat-Signale (wie durch den Anpass-Defeat-Schalter 88 geregelt) verarbeitet. In der "Aus-"Stellung des Anpass-Defeat-Schalters 88 berechnet die Motorsteuereinheit 20 die Motorbetriebssteuerwerte nur gleich der Basis-Motorsteuerung, wobei die Motorsteuereinheit 20 die Anpass-Signale (wie durch den mindestens einen Anpass-Plus-/Minus-Einstellschalter 86 geregelt) und die Anpass-Defeat-Signale (wie durch den Anpass-Defeat-Schalter 88 geregelt) ignoriert. Der An-/Aus-Schalter 90 aktiviert oder deaktiviert die Elektrizität an alle Komponenten der Vorrichtung 10. Der An-/Aus-Schalter 90 kann beispielsweise die Batterie 34 und die Sichtmaschine (d.h. den Stator 36 und den Rotor 38) von der Motorsteuereinheit 20 trennen. Die Anzeigeeinrichtung 82 kann eine beliebige analoge oder digitale Einrichtung sein und alphanumerische Zeichen oder graphische Bilder anzeigen. Wie in 2 gezeigt, kann die Anzeigeeinrichtung 82 drei "smarte" Leuchten 82a, 82b, 82c umfassen. Die Funktionen der Schalter 84, 86, 88, 90 und der Anzeigeeinrichtung 82 auf dem Armaturenbrett 80 sowie deren Verhältnis zur Motorsteuereinheit 20 werden nachfolgend genauer beschrieben.
Das Armaturenbrett 80 ist im Hinblick auf eine ergonomische Betätigung der Schalter 84, 86, 88, 90 durch den Bediener und eine gute Sichtbarkeit der Anzeigeeinrichtung 82 montiert. Bei einem Motorrad beispielsweise kann das Armaturenbrett 80 an der Lenkerstange 200 montiert sein, z.B. nahe dem linken Lenkergriff 202. Selbstverständlich könnte sich das Armaturenbrett 80 auch an anderen Stellen befinden, die für den Fahrer während des Betriebs des Motorrads leicht zugänglich bzw. einsehbar sind. Durch Anordnen des Armaturenbretts 80 wie in den 2–4 gezeigt, können die Schalter 84, 86, 88, 90 ergonomisch angeordnet werden, um so eine taktile Erkennung und Betätigung der Schalter 84, 86, 88, 90 unter Verwendung des linken Daumens des Fahrers zu erleichtern. Die gestrichelte Linie 92 stellt eine mögliche Bewegungslinie des Daumens des Fahrers dar. Zudem werden die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c dem Fahrer so dargestellt, dass es dem Fahrer nur durch einen kurzen Blick möglich ist, jegliche durch die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c bereitgestellten Informationen, wie durch die Definitionen der smarten Leuchten spezifiziert, zu erhalten.
Die 3 und 4 zeigen eine alternative Anordnung eines Armaturenbretts 80'. Wie am besten in 4 zu sehen ist, kann das Armaturenbrett 80' aus einem ortsfesten Abschnitt 80a und einem relativ dazu transportierbaren handflächengroßen Computer 120 bestehen, wie nachfolgend im Detail beschrieben. Der ortsfeste Abschnitt 80a, der die Anzeigeeinrichtung 82, den Kennlinienauswahlschalter 84 und den An-/Aus-Schalter 90 umfasst, ist in Bezug auf die Lenkerstange 200 fixiert. Der handflächengroße Computer 120, der eine Anzeigeeinrichtung umfasst, ist in Bezug auf die Lenkerstange 200 abnehmbar. Die Anzeigeeinrichtung kann ein in den handflächengroßen Computer 120 integrierter Bildschirm sein. Obgleich die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c nicht in den 3 und 4 gezeigt sind, könnte der ortsfeste Abschnitt 80a auch die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c umfassen. Der handflächengroße Computer 120 kann abgenommen und bei der Person des Bedieners, am Fahrzeug oder an einem anderen Ort verwahrt werden, wenn der Fahrer den Motor 100 nicht mehr anpassen muss oder wenn der Bediener den handflächengroßen Computer 120 vor den Umgebungsbedingungen (z.B. Regen, Staub, etc.) schützen möchte.
Nun auf alle Figuren Bezug nehmend werden die Funktionen und Beziehungen der Systemkomponenten beschrieben. So wie das Motor-Managementsystem 10 in den Figuren dargestellt ist, liefert die Motorsteuereinheit 20 ein erstes Steuersignal für eine erste Motorsteuerung, z.B. eine Kraftstoffmenge, und ein zweites Steuersignal für eine zweite Motorsteuerung, z.B. eine Zündpunkteinstellung. Daher ist für jeden in der Motorsteuereinheit 20 gespeicherten Kennliniensatz ein Zündpunkteinstellungskennlinie und ein Kraftstoffmengenkennlinie vorhanden. Im Allgemeinen kann ein Kennliniensatz jedoch verschiedene Anzahlen an Kennlinien (d.h. nur eine oder mehr als zwei), verschiedene Kennlinienarten (z.B. zur Kraftstoffabgabepunkteinstellung, zur Leistungsdüsenbetätigung, „Power Jet", oder zur Leistungsventilbetätigung, „Power Value") oder verschiedene Kombinationen von Kennlinienarten (z.B. Zündpunkteinstellung, Kraftstoffabgabepunkteinstellung und Leistungsventilbetätigung) umfassen.
Die Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer Kennlinie, die eine beliebig ausgewählte Anzahl an Zündpunkteinstellungssollwerten umfasst. Jeder Sollwert entspricht den Werten von zwei Motorbetriebscharakteristika, d.h. einem Motordrehzahlwert und einem Drosselklappenstellungseinstellungswert. Daher wird einem gegebenen Wert der Motordrehzahl (z.B. wie durch ein Ausgangssignal von einem Kurbelwellenwinkelbewegungssensor 102 erfasst oder davon abgeleitet) und einem gegebenen Wert der Drosselklappenstellungseinstellung (z.B. wie durch den Drosselklappenstellungssensor 44 gemessen) ein Zündpunkteinstellungssollwert zugewiesen. Diese Kennlinie weist zum Beispiel die Motorsteuereinheit 20 an, eine Zündpunkteinstellung von 5 Grad vor dem oberen Totpunkt (BTDC – before top dead center) bei 2000 Umdrehungen pro Minute (U/Min.) ungeachtet der Drosselklappenöffnung zu bewirken. Bei 5000 U/Min. ändert die Motorsteuereinheit 20 die Zündpunkteinstellung von 25 Grad BTDC, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, auf 30 Grad BTDC, wenn die Drosselklappe zu 75% oder darüber geöffnet ist.
Tabelle 1
Im Allgemeinen umfasst eine Kennlinie eine große Anzahl an Sollwerten, die jeder denkbaren Motorleistung zugeordnet werden können, wie durch Messen einer oder mehrerer Motorbetriebscharakteristika bestimmt. Wenn eine Kennlinie Lücken zwi schen spezifizierten Werten der Charakteristika enthält (z.B. sind in Tabelle 1 zwischen den spezifizierten Werten der Motordrehzahl Lücken von 2000 U/Min. oder größer vorhanden), kann die Motorsteuereinheit 20 die Betriebssteuerwerte zwischen zwei spezifizierten charakteristischen Werten interpolieren.
Motor-Managementdaten, einschließlich eines oder mehrerer Kennliniensätze, können von dem handflächengroßen Computer zu der Motorsteuereinheit 20 heruntergeladen werden, und zwar entweder über einen Datenanschluss 110 oder durch "Anschließen" des handflächengroßen Computer 120 an den ortsfesten Abschnitt 80a des Armaturenbretts 80'. Die Verbindung zwischen dem handflächengroßen Computer 120 und entweder dem Datenanschluss 110 oder dem ortsfesten Abschnitt 80a kann über Drahtleitungen oder drahtlos erfolgen. Zusätzlich zu den Kennliniensätzen können die Motor-Managementdaten die Kennlinienanpassdefinitionen, die Definitionen der smarten Leuchten sowie die Software-Aktualisierungen für die Motorsteuereinheit 20 umfassen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "handflächengroßer Computer" auf ein von einem Gehäuse umschlossenes Handgerät, das allgemein in eine Handfläche normaler Größe einer Hand eines normalen Bedieners passt. Die Höhe-, Breite- und Dickeabmessungen eines handflächengroßen Computers sind nicht größer als ungefähr 15,24 cm (6 Inch) mal ungefähr 10,16 cm (4 Inch) mal ungefähr 2,54 cm (1 Inch). Daher ist ein handflächengroßer Computer leicht zu transportieren, z.B. in einer Hemdtasche normaler Größe.
Handflächengroße Computer, die batteriebetrieben sind, umfassen im Allgemeinen einen berührungsempfindlichen Bildschirm als Ein-/Ausgabeeinrichtung. Beispiele für derartige handflächengroße Computer umfassen den Pocket PC von Hewlett-Packard und den PalmPilot von 3Com.
Die Erfinder haben entdeckt, dass durch Verwendung eines handflächengroßen Computers 120, der einen Satz Motor-Management-Tools zum Übertragen von Motor-Managementdaten an das Motorsteuersystem eines Motorrads betreibt, viele unerwartete Ergebnisse erzielt werden. Diese Vorteile umfassen zum Beispiel die relativ geringen Kosten des handflächengroßen Computers 120 in Bezug auf die Kosten eines Laptops oder eines Arbeitsplatzrechners. Die kleinere Größe, das geringere Gewicht und die erhöhte Toleranz gegenüber mechanischen Erschütterungen (wie sie etwa durch Stöße, Aufprallen, Rütteln, etc. verursacht werden) des handflächengroßen Computers 120 im Vergleich zu Laptops oder Arbeitsplatzrechnern sind ebenfalls vorteilhaft. Im Hinblick auf den Letzteren können die geringe Größe, das niedrige Gewicht und die erhöhte Toleranz gegenüber mechanischen Erschütterungen es einem Motorradfahrer ermöglichen, der an einer Veranstaltung im Gelände teilnimmt, den handflächengroßen Computer 120 während der Veranstaltung an Bord mitzuführen, z.B. in einer Kleidungstasche oder einem Aufbewahrungsfach im Motorrad. Der Satz Motor-Management-Tools kann ein Kalibrierungs-Tool umfassen, wie etwa die von Optimum Power Technology hergestellte OPT-Cal-Software. Bei Verwendung der OPT-Cal-Software kann der Motorbediener der Motorsteuereinheit 20 mitteilen, welcher Kennliniensatz aktiviert werden soll, sowie die Kennlinienanpassdefinitionen, die die aktiven, d.h. modifizierbaren, Teile des Kennliniensatzes angeben, und die Definitionen der smarten Leuchten übermitteln. Der Datenanschluss 110, der zum Übertragen von Daten zwischen dem handflächengroßen Computer 120 und der Motorsteuereinheit 20 verwendet wird, kann eine beliebige Konfiguration haben (z.B. eine physische Verbindung, wie etwa einen Anschluss oder ein Kabel, Sende-/Empfangstechniken, etc. verwenden) und ein beliebiges Protokoll verwenden (z.B. RS-232 oder ISO 9141).
Zusätzlich zum Verarbeiten der heruntergeladenen Daten kann die Motorsteuereinheit 20 auch mit einem beliebigen notwendigen bordinternen Sensor verbunden werden. Der Lufttemperatursensor 46 und der barometrische Drucksensor 22 können Sensorsignale bereitstellen, die die Dichte der in den Motor 100 eingesaugte Luft repräsentieren und dazu verwendet werden, globale Änderungen an allen Steuersignalen durchzuführen, und zwar basierend auf den Werten in jedem Kennliniensatz, der zu der Motorsteuereinheit 20 heruntergeladen wurde. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung bezieht sich der Ausdruck "global" auf die Durchführung einer Einstellung in Bezug auf jeden Sollwert in einer Steuerkennlinie, wohingegen sich "lokal" auf einen Sollwert oder eine Gruppe von Sollwerten in einer Steuerkennline bezieht. Die Sensorsignale vom Motordrehzahlsensor 102 und Drosselklappenstellungssensor 44 können, zusätzlich zu deren Überwachung durch die Motorsteuereinheit 20 zum Zugriff auf die Sollwerte, dazu verwendet werden, zu bestimmen, welcher Sollwert oder welche Sollwerte die Basis für die Anpassung bilden sollen. Die Verwendung des Motor-Managementsystems 10 in Verbindung mit dem Kraftstoffabgabesystem 40, das das oder die Kraftstoffeinspritzventile 42 umfasst, kann als analog zu einer Vergaserdüseneinstellung angesehen werden, d.h. unterhalb einer gewissen Drosselklappenöffnung entspricht ein erfindungsgemäßes Anpassen dem Verändern der Langsamdüse, ein Anpassen bei größeren Drosselklappenöffnungen dem Verändern der Nadeldüse und ein Anpassen bei noch größeren Drosselklappenöffnungen dem Verändern der Hauptdüse. Anders als bei den Anpassungen gemäß dem Motor- Managementsystem 10 können jedoch die meisten Düsenänderungen nicht durchgeführt werden, während der Motor arbeitet.
Darüber hinaus kann ein Sensor (nicht gezeigt) für die elektrische Systemspannung Schwankungen messen, die die Reaktionszeit und Genauigkeit der elektromechanischen Bewegungen in dem oder den Kraftstoffeinspritzventilen 42 direkt beeinflussen. Sensoren (nicht gezeigt) für die Getriebestellung und Seitenständerausstellung können eingesetzt werden, um einen Motorradfahrer auf potenziell schädliche oder gefährliche Umstände aufmerksam zu machen. Ein Sensor (nicht gezeigt) zum Ermitteln der Einleitung eines Gangwechsels kann der Motorsteuereinheit 20 signalisieren, das Zündsystem oder das Kraftstoffabgabemodul 40 zeitweise abzuschalten, um dadurch reibungslosere Gangwechsel zu ermöglichen. Selbstverständlich kann die Motorsteuereinheit 20 mit vielen anderen Sensoren verbunden werden, z.B. Sensoren (nicht gezeigt) für die Motorkühlmitteltemperatur oder den Öldruck, die dem Motorbediener eine Warnung zukommen lassen können.
Die Motorsteuereinheit 20 empfängt außerdem Anpass-Signale, Anpass-Defeat-Signale und Kennlinienauswahlsignale vom Armaturenbrett 80 und aktiviert die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c nach Bedarf in Übereinstimmung mit den Definitionen der smarten Leuchten. Die Anpass-Funktionen werden durch den Kennliniensatzauswahlschalter 84, den mindestens einen Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalter 86 und den Kennlinienanpass-Defeat-Schalter 88 gesteuert. Wie in den 2–4 gezeigt, kann der Kennliniensatzauswahlschalter 84 ein Drei-Stellungs-Kipphebelschalter sein, wodurch eine Auswahl an drei Kennliniensätzen bereitgestellt wird. Alternativ hierzu kann der Kennliniensatzauswahlschalter 84 eine Auswahl von nur zwei Kennliniensätzen oder mehr als drei Kennliniensätzen bereitstellen. Die möglichen Permutationen von wählbaren Kennliniensätzen sind sehr groß. Bei einem ersten Beispiel kann die mittlere Stellung des Kennliniensatzauswahlschalters 84 einem Kennliniensatz zugewiesen werden, der die Beschleunigung eines Fahrzeugs aus einer Ruhestellung optimiert, die untere Stellung des Kennliniensatzauswahlschalters 84 einem Kennliniensatz zugewiesen werden, der die meiste Zeit über verwendet werden soll, und die obere Stellung des Kennliniensatzauswahlschalters 84 verwendet werden, wenn eine Spitzenleistungsabgabe erforderlich ist. Bei einem zweiten Beispiel kann die untere Stellung des Kennliniensatzauswahlschalters 84, in Übereinstimmung mit den begleitenden Kennlinienanpassdefinitionen, zugewiesen werden, um eine Anpassung der Zündpunkteinstellungskennlinie zu ermöglichen, und die obere Stellung des Kennliniensatzauswahlschalters, in Übereinstimmung mit den begleitenden Kennlinienanpassdefinitionen, zugewiesen werden, um eine Anpassung der Kraftstoffmengenkennlinie zu ermöglichen.
Der Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalter 86 kann ein Drei-Stellungs-Wippschalter zum Inkrementieren oder Dekrementieren der Anpasssteuerwerte basierend auf dem derzeit aktiven Sollwert (oder einer Gruppe von Sollwerten, die den derzeit aktiven Sollwert umfasst) um eine spezifizierte Funktion oder einen spezifizierten Betrag sein. Alternativ kann eine Hin- und Herbewegung des Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalters 86 entweder zu Plus (+) oder Minus (–) einen komplexen Satz von Einstellungen einer Gruppe von Sollwerten einleiten, die den derzeit aktiven Sollwert umfasst. Als Beispiel für eine solche komplexe Einstellung, können die Einstellungen eines jeden der Sollwerte der Gruppe proportional zu der an dem derzeit aktiven Sollwert angewandten Einstellung sein. Darüber hinaus können, wie erläutert, die durch den Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalter 86 signalisierten Einstellungen auf die derzeit ausgewählte Kennlinie oder auf alle ähnlichen Kennlinien angewandt werden. Wie in den 2–4 gezeigt, können separate Tastschalter 86a, 86b den als Drei-Stellungs-Wippschalter ausgeführten Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Wippschalter 86 ersetzen.
Der Kennlinienanpass-Defeat-Schalter 88 ermöglicht es dem Motorbediener, verzögerungsfreie Vergleiche, d.h. "ABAB", zwischen dem Basis-Kennliniensatz und dem angepassten Kennliniensatz durchzuführen. Zudem können diese Vergleiche durchgeführt werden, während der Motor ununterbrochen in seiner gewünschten Umgebung betrieben wird. Der Kennlinienanpass-Defeat-Schalter 88 signalisiert außerdem der Motorsteuereinheit 20, ob Eingänge vom Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalter 86 verarbeitet werden sollen oder nicht.
Wie in 2 gezeigt, kann die Anzeigeeinrichtung 82 einen Satz aus drei smarten Leuchten 82a, 82b, 82c umfassen, die den Motorbediener beim Anpassungsverfahren unterstützen. Die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c können in Übereinstimmung mit den Definitionen der aktiven smarten Leuchten eingestellt werden, um verschiedene Informationen zu vermitteln. Beispielsweise können die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c, wenn der Motor gerade in einem Teil der Kennlinie läuft, anzeigen, dass die Anpassungen aktiv sind, oder ob ein Versuch gemacht worden ist, Anpassungen ober- oder unterhalb von durch den Motorbediener vordefinierten, sicheren Maximal- oder Mindestwerten zu machen. Die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c können auch so definiert sein, den Motorbediener auf Umstände, wie etwa einen Sensorausfall, niedrige Batteriespannung oder Motorüberhitzung, aufmerksam zu machen. Zusätzlich zu den verschiedenen Betriebsarten (d.h. dunkel, ständig leuchtend, langsam blinkend und schnell blinkend) können die smarten Leuchten 82a, 82b, 82c verschiedene Farben haben (z.B. grün, gelb und rot), um die Informationsmenge, die durch nur einen Blick des Bedieners vermittelt werden kann, zu erhöhen.
5 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 1000 zum Verwenden des Motor-Managementsystems 10, um die Leerlaufleistung des Motors 100 mit dem Ziel anzupassen, eine Kraftstoffabgabekennlinie zu kalibrieren, um eine optimale Leerlaufdrehzahlleistung zu erhalten. In Schritt 1010 wird der Kennlinienanpass-Defeat-Schalter 88 dafür konfiguriert, die Kennlinienanpass-Plus-/Minus-Schalter 86a, 86b zu aktivieren. In Schritt 1020 wird das Motor-Managementsystem 10 eingestellt. Die Einstellung 1020 kann umfassen: 1) das Erstellen von Kennlinienanpassdefinitionen, um kleine Drosselklappeneinstellungen (z.B. 0–10% Drosselklappenöffnung) als aktiven Bereich festzulegen und die Anpassfähigkeit (z.B. nicht mehr als +/–20% des Sollwerts in der Basis-Steuerkennlinie) zu beschränken, 2) Erstellen von Definitionen der smarten Leuchten, so dass die Leuchte 82c ständig leuchtet, wenn der Drosselklappenstellungssensor 44 ein Sensorsignal liefert, das darauf hinweist, dass der Motor 100 im aktiven Bereich arbeitet, und 3) Herunterladen eines Kennliniensatzes, der Kennlinienanpassdefinitionen und der Definitionen der smarten Leuchten zu der Motorsteuereinheit 20 (z.B. über den Datenanschluss 110). In Schritt 1030 wird der Motor 100 gestartet. In Schritt 1040 löst der Bediener die Drosselklappe, so dass der Motor 100 im Leerlauf laufen kann. In Schritt 1050 entscheidet die Motorsteuereinheit 20 basierend auf dem vom Drosselklappenstellungssensor 44 zugeführten Sensorsignal, ob sich der Motorzustand gemäß den Kennlinienanpassdefinitionen innerhalb des aktiven Bereichs befindet. Wenn die Entscheidung in Schritt 1050 negativ ausfällt (d.h. "nein" lautet), führt die Motorsteuereinheit 20 der Anzeige 82 kein Informationssignal zu, die smarte Leuchte 82c einzuschalten. Wenn die Entscheidung in Schritt positiv ausfällt (d.h. "ja" lautet), führt die Motorsteuereinheit 20 der Anzeige 82 ein Informationssignal zu, die smarte Leuchte 82c einzuschalten, wodurch für den Bediener ein Hinweis bereitgestellt wird, dass ein Betätigen der Anpass-Plus-/Minus-Schalter 86a, 86b und des Anpass-Defeat-Schalters 88 beim Kalibrieren des Motors 100 wirksam ist. In Schritt 1060 drückt der Bediener nach einer positiven Entscheidung in Schritt 1050 den Anpass-Plus-Tastschalter 86a. In Schritt 1070 entscheidet der Bediener, mit oder ohne Unterstützung durch die Anzeige 82, ob sich die Motorleistung so verändert hat, dass der Motor 100 schneller dreht (d.h. eine Zunahme der U/Min.).
In Schritt 2000 drückt der Bediener, nach einer positiven Entscheidung in Schritt 1070, wieder den Anpass-Plus-Schalter 86a. In Schritt 2010 entscheidet der Bediener erneut, ob sich die Motorleistung so verändert hat, dass der Motor 100 schneller dreht (d.h. eine Zunahme der U/Min.). Wenn die Entscheidung in Schritt 2010 positiv ausfällt, wird der Schritt 2000 wiederholt. Der Schritt 2000 wird wiederholt bis entweder die Anpassfähigkeitsgrenze (z.B. ein Anpasssignal, das 20% zum Basis-Motorsteuerwert des Sollwerts gemäß der Basis-Steuerkennlinie addiert) erreicht wird (nicht gezeigt), oder der Bediener entscheidet, dass sich die Motorleistung so verändert hat, dass der Motor 100 langsamer dreht (d.h. eine Abnahme der U/Min.). Wenn die Entscheidung in Schritt 2010 negativ ausfällt, drückt der Bediener den Anpass-Minus-Tastschalter 86b, um zur vorherigen Motorleistung zurückzukehren.
In Schritt 3000 drückt der Bediener, nach einer negativen Entscheidung in Schritt 1070, den Anpass-Minus-Tastschalter 86b. In Schritt 3010 entscheidet der Bediener erneut, ob sich die Motorleistung so verändert hat, dass der Motor 100 schneller dreht (d.h. eine Zunahme der U/Min.). Wenn die Entscheidung in Schritt 3010 positiv ausfällt, wird der Schritt 3000 wiederholt bis entweder die Anpassfähigkeitsgrenze (z.B. ein Anpasssignal, das 20% vom Basis-Motorsteuerwert des Sollwerts gemäß der Basis-Steuerkennlinie subtrahiert) erreicht wird (nicht gezeigt), oder der Bediener entscheidet, dass sich die Motorleistung so verändert hat, dass der Motor 100 langsamer dreht (d.h. eine Abnahme der U/Min.). Wenn die Entscheidung in Schritt 3010 negativ ausfällt, drückt der Bediener den Anpass-Plus-Tastschalter 86a, um zur vorherigen Motorleistung zurückzukehren.
In Schritt 1080 hat der Bediener die Leerlaufdrehzahlleistung des Motors 100 erfolgreich optimiert, d.h. innerhalb des aktiven Bereichs gemäß den Kennlinienanpassdefinitionen.
Der Kennlinienanpass-Defeat-Schalter 88 kann so betrieben werden, dass er einen ABAB-Vergleich durchführt, um die Wirkung der Anpassung des Motors 100 im Vergleich zur Basis-Steuerkennlinie zu bewerten. Die Zusammenstellung der durch den Bediener ausgewählten Anpasssteuerwerte wird im Anpasssteuerkennliesatz gespeichert und kann an den Abseitsplatzrechner zum Modifizieren des Basis-Kennliniensatzes hochgeladen werden, wodurch eine neue Basis-Kennlinie erzeugt wird, die anschließend verwendet werden kann.
Somit stellt das Motor-Managementsystem 10 viele Vorteile bereit, einschließlich der Kalibrierung der Motorleistung mittels Einstellungen, die durchgeführt werden kön nen, während der Motor 100 in seiner gewünschten Umgebung betrieben wird, und der Ermöglichung eines ABAB-Vergleichs während dieses Betriebs, um die Effizienz der Einstellungen zu bewerten. Ein "ABAB"-Vergleich bezieht sich auf ein abwechselndes Betätigen des Anpass-Defeat-Schalters 88 zwischen seiner ersten und zweiten Konfiguration durch den Bediener. In der erste Konfiguration des Anpass-Defeat-Schalters 88 bewirkt ein Anpass-Defeat-Signal, dass die Motorsteuereinheit 20 die Motorbetriebssteuerwerte gemäß den durch die Anpasssteuerwerte modifizierten Basis-Motorsteuerwerten berechnet (d.h. wobei die Anpasssteuerkennlinie die Basis-Steuerkennlinie modifiziert). In der zweiten Konfiguration des Anpass-Defeat-Schalters 88 bewirkt das Anpass-Defeat-Signal, dass die Motorsteuereinheit 20 die Motorbetriebssteuerwerte ausschließlich gemäß den Basis-Motorsteuerwerten berechnet (d.h. ohne dass die Anpasssteuerkennlinie die Basis-Steuerkennlinie modifiziert).
Darüber hinaus können Ausführungsformen des Motor-Managementsystems 10 als Bausatz vorgesehen werden, so dass die Motorsteuereinheit 20 und ein Zündmodul ein vorhandenes Zündsystem, und das Kraftstoffabgabesystem 40 und die Kraftstoffpumpe 50 einen vorhandenen Vergaser ersetzen können. Der Bausatz kann zusätzlich einen Ersatz-Kabelbaum (nicht gezeigt) umfassen, der den vorhandenen Kabelbaum ersetzen kann. Ein weiterer Vorteil des Motor-Managementsystems 10 besteht darin, dass seine Funktionen universell anwendbar sind, d.h. das Motor-Managementsystem 10 ist nicht fahrzeugmodellspezifisch und sämtliche Hauptkomponenten können zwischen verschiedenen Fahrzeugen lediglich mittels eines zusätzlichen Kabelbaums oder einer Software-Erweiterung der Motorsteuereinheit 20, die für das zweite Fahrzeug erforderlich sein kann, übertragen werden.
Die Ausführungsformen des Motor-Managementsystems 10 können für durch Verbrennungsmotoren angetriebene Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Flugzeuge bereitgestellt werden und beinhalten somit Motorräder, Geländewagen, Motorschlitten, Boote, private Wasserfahrzeuge und Flugzeuge.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele für die vorliegende Vorrichtung und das vorliegende Verfahren zum Anpassen eines Motor-Managementsystems, durch die zahlreiche Vorteile erzielt werden.
Diese Vorteile umfassen ein Kalibrieren des Motorbetriebs während eines fortlaufenden Betriebs in der gewünschten Umgebung des Motors. Die Leistung eines Rennmotors kann beispielsweise während eines Rennens kalibriert werden, ohne den Motor zu stoppen und ohne die Boxen aufzusuchen. Darüber hinaus kann die Motorleistung innerhalb bestimmter bedienerdefinierter Bereiche der Motorleistung modifiziert werden.
Diese Vorteile umfassen auch, dass ein oder mehrere Kennliniensätze vom handflächengroßen Computer 120 der Motorsteuereinheit 20 als Downloads (Informationsübertragungen) zugeführt werden können. Diese Kennliniensätze können dem externen Prozessor über eine beliebige bekannte Datenübertragungstechnik oder ein beliebiges bekanntes Datenübertragungsprotokoll, einschließlich des World-Wide-Web oder einer Computerdiskette, zugeführt werden.
Diese Vorteile umfassen ferner das Bereitstellen von Anpasssteuerungen auf dem Armaturenbrett 80, 80', die für den Motorbediener während eines fortlaufenden Betriebs des Motors 100 in seiner gewünschten Umgebung leicht zugänglich sind. Das Armaturenbrett 80, 80' kann zum Beispiel mindestens einen Schalter umfassen, der so angebracht ist, dass er durch einen Finger einer Hand, die den linken Lenkergriff 202 der Motorradlenkerstange 200 hält, leicht betätigbar ist. Die Anpasssteuerschalter können ergonomisch auf dem Armaturenbrett 80, 80' angeordnet werden, um eine taktile Erkennung und Betätigung der Steuerungen durch einen Handschuhe tragenden Fahrer zu erleichtern.
Diese Vorteile umfassen ferner das Vorsehen einer oder mehrerer Anzeigeeinrichtungen 82 auf dem Armaturenbrett 80, 80', die nur durch einen kurzen Blick des Motorbedieners Informationen vermitteln können. Diese Anzeigeeinrichtungen 82 können mehrere "smarte", d.h. betrieblich definierbare, Leuchten 82a, 82b, 82c umfassen, die verschiedene Betriebsarten (z.B. aus, ständig leuchtend, langsam blinkend, schnell blinkend, etc.) verwenden können, um verschiedene Informationsarten (z.B. Motorzustand, Motorsteuereinheitszustand, Anpassbedingungen, etc.) zu vermitteln. Die Definitionen zum Betreiben dieser smarten Leuchten 82a, 82b, 82c können zur gleichen Zeit zu der Motorsteuereinheit 20 heruntergeladen werden, zu der der oder die Kennliniensätze zu der Motorsteuereinheit 20 heruntergeladen werden.

Claims

Motor-Managementsystem für einen Verbrennungsmotor, wobei das Motor-Managementsystem umfasst: ein Motorsteuersystem, das einen Motorbetriebssteuerwert berechnet, wobei der Motorbetriebssteuerwert dafür ausgelegt ist, dem Verbrennungsmotor zugeführt zu werden, um die Motorleistung zu verändern, einen handflächengroßen Computer, der in Bezug auf das Motorsteuersystem transportierbar ist, wobei der handflächengroße Computer einen Satz Motor-Management-Tools betreibt, um Motor-Managementdaten an das Motorsteuersystem zu übermitteln, und einen externen Computer, der mit dem handflächengroßen Computer kommuniziert, wobei der externe Computer an den handflächengroßen Computer Motor-Management-Tools und Motor-Managementdateien herunterlädt und von dem handflächengroßen Computer Motor-Managementdateien hochlädt, wobei die heruntergeladenen Motor-Managementdateien eine Basis-Motorsteuerkarte umfassen, wobei die Basis-Steuerkarte Werte einer Motorleistungscharakteristik mit Werten einer Basis-Motorsteuerung in Beziehung setzt und wobei die heruntergeladenen Motor-Managementdaten eine Anpass-Steuerkarte umfassen, die von der Basis-Motorsteuerkarte verschieden ist, wobei die Anpass-Steuerkarte die Werte der Motorleistungscharakteristik mit Werten einer Anpasssteuerung in Beziehung setzt.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei der handflächengroße Computer (120) eine berührungsempfindliche Anzeige und eine Batterie umfasst.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei der handflächengroße Computer (120) ein Dateiuntersystem umfasst.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei der handflächengroße Computer (120) eine berührungsempfindliche Anzeige, eine Batterie und ein Dateiuntersystem umfasst.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei der handflächengroße Computer (120) ein Kommunikationsuntersystem umfasst, das mit dem externen Computer (130) über ein lokales Netz und/oder das World-Wide-Web kommuniziert.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 5, wobei das Kommunikationsuntersystem einen Internet-Browser umfasst.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei der externe Computer (130) mit dem handflächengroßen Computer (120) über eine Leitung und/oder eine Docking-Station und/oder elektromagnetische Wellen kommuniziert.
Motor-Managementsystem nach Anspruch 1, wobei die Motor-Management-Tools ein Kalibrierungs-Tool umfassen, das alle Basis-Motorsteuerwerte in einer Basis-Motorsteuerkarte definieren, die Basis-Motorsteuerwerte in einer Basis-Motorsteuerkarte anpassen, dem Motorsteuersystem einen Basis-Motorsteuerwert übermitteln und dem Motorsteuersystem (20) eine Basis-Motorsteuerkarte übermitteln kann.