Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luft-
Brennstoffgemischzufuhrvorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
zur Steuerung der einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft und
des ihm zugeführten Brennstoffs.
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In den herkömmlichen vorgeschlagenen Einspritzvorrichtungen
wird ein sogenanntes sequentielles Einspritzsystem angewendet.
Dieses System ist gut bekannt, wie zum Beispiel aus der
Offenbarung der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. JP-A-
63-314335 und FR-A-2301693.
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Das sequentielle Einspritzsystem ist so eingerichtet, daß es
schrittweise Brennstoff einspritzt, und zwar kurz vor den
Luftansaughüben der entsprechenden Zylinder.
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In diesem Fall wird die einzuspritzende Brennstoffmenge im
wesentlichen gemäß der Ausgabe eines Luftstrommessers bestimmt,
der stromabwarts eines Luftfilters bereitgestellt ist.
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Der Luftstrommesser und jeder Zylinder sind miteinander durch
einen Luftansaugkanal verbunden. Demgemäß unterscheiden sich zu
einem gleichen Zeitpunkt, die in jeden Zylinder angesaugten
Luftmengen von der Luftmenge, die durch den Luftstrommesser
gemessen wird.
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Kurz gesagt, stellt die Ausgabe des Luftstrommessers lediglich
die vergangene Luftmenge dar.
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Demgemäß steht die zu einem bestimmten Zeitpunkt auf der Basis
der Ausgabe des Luftstrommessers bestimmte Brennstoffmenge in
keiner Beziehung zu der zu diesem bestimmten Zeitpunkt in dem
Zylinder angesaugten Luftmenge.
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Demgemäß kann die Konzentration des Luft-Brennstoff-Gemischs in
dem Zylinder nicht exakt bestimmt werden. Es entsteht so das
Problem, daß eine unregelmäßige Verbrennung und Schwankungen
bei der Rotation auftreten.
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Das vorstehende System wird auch in "Automotive Handbook",
zweite Ausgabe, 1986, R. Bosch GmbH, Seiten 374-375,
beschrieben. Jedoch wird in JP-A-G155342 ein Ansaughubzeitraum
in zwei Abschnitte geteilt; in der ersten Hälfte des Zeitraums
des Ansaughubs wird ein Ansaugluftstrom erkannt, und in der
zweiten Hälfte des Zeitraums des Ansaughubs spritzt eine
Einspritzeinrichtung Brennstoff in Übereinstimmung mit der
erkannten Luftmenge ein. Der Ansaugluftstrom in der zweiten
Hälfte des Zeitraums des Ansaughubs wird nicht gemessen, so daß
Abweichungen der Ansaugluft während des vollen Hubs nicht
berücksichtigt werden. Desweiteren entsteht das Problem einer
unheitlichen Gemischverteilung in der Verbrennungskammer, da in
der ersten Hälfte des Zeitraums ein mageres Gemisch
bereitgestellt wird und in der zweiten Hälfte des Zeitraums ein
fettes Gemisch bereitgestellt wird.
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EP-A-O 106 366 offenbart eine Brennstoffeinspritzungs-
Steuereinrichtung, in der während eines Zeitraums, der länger
ist als ein Ansaughub, für Brennstoffeinspritzungsimpulse
gesorgt ist. Dieser Bezug betrifft insbesondere die Steuerung
des Brennstoffs in einer Übergangsperiode, wie der
Beschleunigung und er stellt Sollwerte für die Brennstoff-
Strömungsgeschwindigkeiten gemäß des Beschleunigungsgrads oder
des Verzögerungsgrads bereit. Dieser Bezug integriert den
tatsächlichen Wert der Luftströmungsgeschwindigkeit, und wenn
der Wert einen integrierten Luftströmungsgeschwindigkeits-
Bezugsstand überschreitet, wird für eine vorbestimmte
Zeitperiode Brennstoff eingespritzt. Dieser Bezug bezieht sich
auf ein Einzel-Einspritzungsverfahren, und in einem solchen
System kann es nicht möglich sein, die Brennstoffmenge während
des gesamten Ansaughubs zu steuern, wie dies aber von der
vorliegenden Erfindung gewünscht und durchgeführt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aus diesem
Grund, eine Vorrichtung bereitzustellen, in der die in jeden
Zylinder angesaugte Luftmenge ermittelt wird, und in der in
einem Luftansaughub, in dem Luft in den Zylinder angesaugt
wird, d.h. in Echtzeit, Brennstoff in den Zylinder eingespritzt
wird, so daß die Konzentration des Luft-Brennstoffgemischs in
dem Zylinder genau gesteuert werden kann.
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Bereitgestellt wird gemäß der vorliegenden Erfindung, eine
Brennstoff-Gemisch-Zufuhrvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
Zylinder-Luftmengenbestimmungseinrichtung aufweist, zur
fortlaufenden Bestimmung der Luftstrommenge an einem Einlaß zu
mindestens einem Zylinder im wesentlichen zu jedem Zeitpunkt
während einer Ansaughubperiode; gekennzeichnet durch
Steuereinrichtungen zur Bemessung einer Brennstoffmenge in
Übereinstimmung mit den Steuereinrichtungen; und durch eine
Brennstoffeinspritzungseinrichtung zum Einspritzen von
Brennstoff in den Zylinder; dadurch gekennzeichnet, daß die
genannten Steuereinrichtungen so adaptiert sind, daß sie eine
Brennstoffmenge in Übereinstimmung mit der bestimmten
Luftstrommenge zu jedem Zeitpunkt des gleichen
Ansaughubzeitraums bemessen, um dadurch ein
Brennstoffzufuhrsignal zu erzeugen, entsprechend der bemessenen
Brennstoffmenge zu jedem Zeitpunkt des gleichen
Ansaughubzeitraums; und wobei die genannte
Brennstoffeinspritzungseinrichtung als Reaktion auf das
genannte Brennstoffzufuhrsignal so adaptiert ist, daß sie über
den gleichen Ansaughubzeitraum hinweg Brennstoff für den
Zylinder einspritzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachstehenden Beschreibung, in bezug auf die
beigefügten Zeichnungen, deutlich, wobei in den Zeichnungen
folgendes gilt:
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Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze, die den gesamten Aufbau
eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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Figur 2 zeigt eine Ansicht zur Erklärung der
Funktionsweise der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung;
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die Figuren 3A und 3B zeigen Ansichten zur Erklärung des
Luftansaughubs und der Einspritzperiode;
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die Figuren 4A und 4B zeigen Ansichten, welche die
Merkmale in der Beschleunigungszeit darstellen;
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Figur 5 zeigt eine Skizze, die ein spezifisches Beispiel
des Aufbaus der in der Figur 1 abgebildeten Vorrichtung
darstellt;
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die Figuren 6A, 6B, 6c und 6D zeigen Ansichten, welche die
Beziehung zwischen dem Luftansaughub und der Brennstoffmenge
darstellen;
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Figur 7 zeigt eine Ansicht, welche ein Beispiel für den
Aubau des Einspritzventils darstellt;
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die Figuren 8 bis einschließlich 11 zeigen
charakteristische Graphen der vorliegenden Erfindung;
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Figur 12 zeigt eine Ansicht, die ein anderes Beispiel für
den Aufbau des Einspritzventils darstellt;
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Figur 13 zeigt einen Graph, der die Freguenz-Brennstoff-
Eigenschaft darstellt;
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Figur 14 zeigt eine Skizze eines einzelnen
Zylindersteuerkreises;
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Figur 15 zeigt eine Skizze, die ein spezifisches Beispiel
des in der Figur 14 abgebildeten Kreises darstellt;
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Figur 16 zeigt ein Zeitdiagramm;
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Figur 17 zeigt eine Skizze eines Modulationskreises;
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die Figuren 18A, 18B, 18C und 18D zeigen Zeitdiagramme;
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die Figuren 19 bis einschließlich 21 zeigen Flußdiagramme;
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die Figuren 22 und 23 zeigen Ansichten, die ein weiteres
Beispiel für den Aufbau des Einspritzventils darstellen;
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die Figuren 24 und 25 zeigen charakteristische Graphen;
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Figur 26 zeigt eine Ansicht eines anderen
Modulationskreises;
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Figur 27 zeigt einen charakteristischen Graph;
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Figur 28 zeigt eine Prinzipskizze, die den gesamten Aufbau
eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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die Figuren 29A bis einschließlich 29E zeigen Ansichten,
welche die Wesensmerkmale zur Beschleunigungszeit darstellen;
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Figur 30 zeigt ein Flußdiagramm;
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die Figuren 31A bis einschließlich 31E und die Figuren 32A
bis einschließlich 32G, zeigen Zeitdiagramme;
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die Figuren 33 bis einschließlich 35 zeigen
charakteristische Graphen;
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Figur 36 zeigt eine Skizze, die ein spezifisches Beispiel
des in der Figur 26 abgebildeten Modulationskreises darstellt;
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Figur 37 zeigt eine Prinzipskizze, die den gesamten Aufbau
eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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Figur 38 zeigt eine Skizze, die ein spezifisches Beispiel
des Aufbaus der in der Figur 36 abgebildeten Vorrichtung
darstellt;
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die Figuren 39A bis einschließlich 39F zeigen Ansichten,
welche die Wesensmerkmale zur Beschleunigungszeit darstellen;
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die Figuren 40 und 43 sind Ansichten, welche Beispiele für
den Aufbau des Einspritzventils darstellen;
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die Figuren 41A, 41B und 41C zeigen Zeitdiagramme;
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die Figuren 42 und 44 zeigen Blockdiagramme der
Einspritzventil-Steuerkreise;
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die Figuren 45 und 48 zeigen Ansichten, welche Beispiele
für den Aufbau des Einspritzventils darstellen;
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die Figuren 46A, 46B und 46C sowie die Figuren 49A, 49B
und 49C, zeigen Zeitdiagramme;
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Figur 47 zeigt eine Skizze, welche den Aufbau eines
weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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die Figuren 50A bis einschließlich 50D, die Figuren 51A
bis einschließlich 51D und die Figuren 52A bis einschließlich
52E, zeigen Zeitdiagramme; und
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Figur 53 zeigt eine Skizze, welche den Aufbau eines
weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
darstellt.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Die Figuren 3A und 3B zeigen die Beziehung zwischen Ansaugluft
und Brennstoffzufuhr in jedem Zylinder. Die Figur 3A zeigt im
besonderen den Fall einer herkömmlichen, sequentiellen
Mehrfach-Brennstoffeinspritzung. Wenn sich ein Ansaugventil
öffnet, so steigt bei nach unten gehendem Kolben die
Ansaugluftmenge Qa an. Der Ansaugluftstrom nimmt in der Mitte
eines Luftansaughubs (von einem oberen Totpunkt, d.h. einem OT,
zu einem unteren Totpunkt, d.h. einem UT) seinen Maximalwert
an. Von dort sinkt dann die Ansaugluftmenge in Richtung des OT.
Bei einer herkömmlichen Vorrichtung wird eine durch den
Ansaugstutzen erzeugte Luftströmungsgeschwindigkeit in einem
Ansaugrohr-Sammelteil ermittelt, der in einer Luftseite eines
Luftfilters bereitgestellt ist; die der ermittelten
Luftströmungsgeschwindigkeit entsprechende Brennstoffmenge Qf
wird durch einen Mikrocomputer bestimmt; und die bestimmte
Brennstoffmenge wird kurz vor dem nächsten Luftansaughub (Qa')
des Zylinders in einen Luftansaug-Anschlußteil eingespritzt.
Bei dem vorgenannten herkömmlichen System kann die zugeführte
Brennstoffmenge Qf nicht der tatsächlich von dem Zylinder
angesaugten Ansaugluftmenge Qa' entsprechen. Das heißt, der
Mikrocomputer bestimmt Qf so, daß das Luft-Brennstoff-
Verhältnis Qa/Qf konstant ist. Jedoch ist das tatsächlich in
dem Zylinder angesaugte Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-
Brennstoff-Gemischs Qa'/Qf, welches sich von dem durch den
Mikrocomputer bestimmten Wert unterscheidet. Kurz gesagt, ist
die Beziehung, daß Qa/Qf ≠ Qa'/Qf, gegeben, da die zugeführte
Brennstoffmenge um einen Takt verzögert ist.
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Im Gegensatz dazu, zeigt Figur 3B den Fall der vorliegenden
Erfindung. In diesem Fall erfolgt auf die Erzeugung der
Ansaugluft, während die Ansaugluftmenge Qa ermittelt wird, die
Echtzeit-Zufuhr von Brennstoff der Menge Qf, und zwar
entsprechend dem ermittelten Wert der Ansaugluftmenge Qa. Kurz
gesagt, wird gleichzeitig mit der Ermittlung der
Luftansaugmenge Qa, eine Brennstoffmenge entsprechend der
Luftansaugmenge zugeführt. Gemaß der vorliegenden Erfindung
wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis des in dem Zylinder
angesaugten Luft-Brennstoff-Gemischs im wesentlichen immer
konstant gehalten. In diesem Fall ist die Beziehung, daß Qa/Qf
= Qa/Qf' = (konstant), gegeben, so daß eine Schwankung des
Mischverhältnisses in dem Zylinder bei jedem Takt beseitigt
wird. Da der Brennstoff gleichzeitig zur Messung der Luft
zugeführt wird, wird die Verzögerung der Brennstoffzufuhr um
einen Takt, wie dies in Figur 3A dargestellt ist, vermieden.
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Die Figur 4 zeigt die Luftansaugmenge Qa in einem Zylinder, die
Brennstoffmenge Qf und das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F eines
Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Zylinder bei gedrücktem
Gaspedal. Die Skizze (a) von Figur 4 zeigt die Wesensmerkmale
der herkömmlichen Vorrichtung. Allgemein gilt, daß die
Ansaugluftmenge bei Drückung des Gaspedals steigt. Bei der
herkömmlichen Vorrichtung ist die zugeführte Brennstoffmenge um
einen Takt verzögert, wie in Figur 3A dargestellt ist, so daß
sich das Verhältnis A/F in dem Zylinder außerhalb des
konstanten Werts befindet, durch Veränderung der
Ansaugluftmenge Qa.
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Die Skizze von Figur 4B zeigt die Wesensmerkmale der
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird Brennstoff proportional zu der
Ansaugluft gleichzeitig mit der Messung der Ansaugluft
zugeführt. Demgemäß wird die Verzögerung der Brennstoffzufuhr
um einen Takt beseitigt so daß das Verhältnis A/F in dem
Zylinder immer konstant gehalten wird.
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Mit anderen Worten, wird in dem Fall der Skizze aus Figur 4A
das Verhältnis A/F in dem Zylinder mager, wenn das Gaspedal
gedrückt ist, und es wird dann mehr oder weniger fett, um sich
so einem konstanten Wert zu nähern. Da das Verhältnis A/F zur
Beschleunigungszeit temporär mager wird, senkt sich der
Drehmoment temporär, so daß Entlüftung und Verdichtung
auftreten.
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Im Gegensatz dazu kann erfindungsgemäß, das Verhältnis A/F in
dem Zylinder immer konstant gehalten werden, auch in der
Beschleunigungsphase, so daß sich der Drehmoment nicht senkt
und weder Entlüftung noch Verdichtung bewirkt wird.
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In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das auf dem vorgenannten Gedanken
basiert. In diesem Ausführungsbeispiel sind Einzelzylinder-
Luftstromsensoren (3) zur Ermittlung der in den entsprechenden
Zylindern (5) angesaugten Luftmengen, und
Brennstoffzufuhreinheiten (4) zur Brennstoffzufuhr in die
entsprechenden Zylinder (5) in den entsprechenden
Luftansauganschlüssen (2) eines Luftansaugrohres (1)
bereitgestellt. Bei Öffnung eines Ansaugventils (7), so daß ein
Kolben (6) in einem der Zylinder nach unten kommt, tritt ein
Luftstrom in dem entsprechenden Luftansauganschluß (2) auf. Die
Menge der strömenden Ansaugluft wird durch den entsprechenden
Einzelzylinder-Luftstromsensor (3) ermittelt. Gleichzeitig zu
der Ermittlung der Ansaugluftmenge wird bewirkt, daß die
entsprechende Brennstoffzufuhreinheit (4), die durch ein
Einspritzventil dargestellt wird, durch einen Steuerkreis (8)
Brennstoff zuführt. Der Steuerkreis (8) ist mit einem
Mikrocomputer (9) verbunden, um verschiedene
Korrekturfunktionen auszuüben, die später im Text beschrieben
werden.
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Figur 2 zeigt die Beziehung zwischen Brennstoff und Zündung in
jedem Zylinder, und zwar in einem solchen 4-Zylinder
Viertaktmotor, wie er in Figur 1 dargestellt ist. Zuerst wird
in dem Zylinder Nr. 1 die Ansaugluft erzeugt. Die
Ansaugluftmenge wird durch den Einzelzylinder-Luftmengensensor
(3), der in dem Luftansauganschluß (2) des Zylinders Nr. 1
bereitgestellt ist, ermittelt. Gleichzeitig zu der Ermittlung
der Ansaugluftmenge, wird Brennstoff Qf durch das
Einspritzventil (4) des Zylinders Nr. 1 zugeführt. Dann wird
die Zündung des Luft-Brennstoff-Gemischs durch eine Zündkerze
ausgeführt. Als nächstes wird in dem Zylinder Nr. 3 Ansaugluft
erzeugt. Die Ansaugluftmenge wird durch den Einzelzylinder-
Luftmengensensor (3), der in dem Luftansauganschluß (2) des
Zylinders Nr. 3 bereitgestellt ist, ermittelt. Gleichzeitig zu
der Ermittlung der Ansaugluftmenge, wird Brennstoff durch das
Einspritzventil (4) zugeführt, das in dem Luftansauganschluß
des Zylinders Nr. 3 bereitgestellt ist. Danach wird
nacheinander in den Zylindern Nr. 4, Nr. 2 und Nr. 1 Ansaugluft
erzeugt. Somit wiederholt sich die vorstehend genannte
Funktionsweise.
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Figur 5 zeigt ein Beispiel des Inneren des Steuerkreises (8)
Dieses Beispiel zeigt den Fall, in dem der in jedem
Luftansauganschluß (2) bereitgestellte Einzelzylinder-
Luftstromsensor (3) eine Analogausgabe erzeugt. Die
Analogausgabe des Einzelzylinder-Luftstromsensors (3) wird
durch eine Umwandlungsschaltung (10) Spannungs-Frequenz (V/F)
umgewandelt. Das heißt, ein Ein-Aus-Signal mit einer Frequenz
proportional zu der analogen Ausgangsspannung, ist die Ausgabe
der Umwandlungsschaltung (10). Die Stellwiderstände (11) und
(12) dienen dazu, einen Nullpunkt und einen Spannwert
einzustellen. Das so frequenzumgewandelte Signal F wird einem
Modulationskreis (13) zugeführt. In dem Modulationskreis (13)
wird die Frequenz des Signals F von F zu F' moduliert,
basierend auf einem von dem Mikrocomputer (9) gebenen Signal.
Die Modulation wird ausgeführt, um die auf verschiedenen Arten
von Parametern (14), die dem Mikrocomputer (9) zugeführt
werden, basierende Brennstoffmenge zu korrigieren. Die
"verschiedenen Arten von Parametern", die korrigiert werden
müssen, umfassen zum Beispiel eine Kühlwassertemperatur, eine
Ansauglufttemperatur, eine Batteriespannung, ein gewünscht es
Luft-Brennstoff-Verhältnis, eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-
Rückkopplung, usw.. Die auf diesen verschiedenen Arten von
Parametern basierende Korrektur kann langsam im Rahmen
verschiedener Takte ausgeführt werden. Kurz gesagt, es besteht
keine Notwendigkeit, die Korrektur in einem Luftansaughub
auszuführen. Demgemäß wird der Mikrocomputer (9) nicht
ausschließlich zu diesem Zweck verwendet. Das so modulierte
Frequenzsignal F' wird einem Antriebskreis (15) des
Einspritzventils (4) zugeführt. Eine zu der Frequenz F'
proportionale Brennstoffmenge wird durch den Antriebskreis (15)
und das Einspritzventil (4) dem Luftansauganschluß (2)
zugeführt.
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In dem Fall, daß das Ausgangssignal jedes Einzelzylinder-
Luftmengensensors (3) selbst ein Frequenzsignal darstellt, ist
die V/F-Umwandlungsschaltung nicht notwendig und das
Ausgangssignal wird dann direkt dem Modulationskreis (13)
zugeführt.
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Figur 6 zeigt Flußdiagramme der Funktionsweise der in der Figur
5 dargestellten Schaltung. In Figur 6A zeigt die Skizze (a) die
Ansaugluftmenge Qa. Jeder Einzelzylinder-Luftmengensensor (3)
erzeugt eine analoge Ausgabe (nicht abgebildet), proportional
zu der Ansaugluftmenge. Die analoge Ausgabe wird durch die
Umwandlungsschaltung (10) frequenzumgewandelt. Das so
umgewandelte Freguenzsignal ist in der Skizze von Figur 6B
abgebildet. Die Ansaugluftmenge Qa ändert sich sogar in einem
Luftansaughub. Das in der Skizze von Figur 6B dargestellte
Frequenzsignal unterliegt der Umwandlung, entsprechend der
Veränderung der Ansaugluftmenge. Kurz gesagt, die Frequenz des
in der Skizze von Figur GB dargestellten Signals ist gering
gehalten, wenn die Ansaugluftmenge klein ist, d.h. in der
Umgebung des OT und in der Umgebung des UT. Wenn im Gegensatz
dazu die Ansaugluftmenge groß ist, d.h. in der Umgebung der
Mitte des Luftansaughubs, so ist die Frequenz des Signals hoch
gehalten. Kurz gesagt, da sich die Ansaugluftmenge während
eines Luftansaughubs verändert, verändert sich auch die
Frequenz des in der Skizze von Figur 6B dargestellten Signals
entsprechend der Veränderung der Ansaugluftmenge. Die Skizze
von Figur 6C zeigt ein Signal, das durch Modulation des
Frequenzsignals der Skizze aus Figur 6B erhalten wird. Das in
der Skizze von Figur 6C dargestellte Signal ist ein Signal, das
in Figur 5 durch das Symbol F' dargestellt ist. Das in der
Skizze von Figur 6C dargestellte Signal wird dem Antriebskreis
(15) zugeführt. Da von dem Einspritzventil (4) eine
Brennstoffmenge eingespritzt wird, die proportional zu der in
der Skizze von Figur 6C dargestellten Frequenz ist, verändert
sich die zugeführte Brennstoffmenge entsprechend der
Ansaugluftmenge während einem Luftansaughub, wie es in der
Skizze von Figur 6D dargestellt ist.
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Durch die vorstehend genannte Methode kann, gleichzeitig zu dem
Ansaugen der Luft, eine der Ansaugluftmenge entsprechende
Brennstoffmenge zugeführt werden. Da Brennstoff während der
Messung der Ansaugluftmenge zugeführt wird, wird die
Konzentration des Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Zylinder bei
jedem Takt konstant gehalten, um so Schwankungen des
Ausgangsdrehmoments in dem Motor zu vermeiden. Da das Luft-
Brennstoff-Gemisch-Verhältnis in dem Zylinder ferner auch, wie
vorstehend beschrieben worden ist, bei der Beschleunigung
konstant gehalten wird, kann die Schwankung des Drehmoments
beseitigt werden, so daß weder Entlüftung noch Verdichtung
auftreten. Auf Grund der Tatsache, daß sich ferner die
Brennstoffmenge proportional zur Veränderung der
Ansaugluftmenge ändert, wie es in Figur 6 dargestellt ist, wird
das Gemischverhältnis des Luft-Brennstoff-Gemischs, das in dem
Zylinder angesaugt wird, in bezug auf den Kurbelwinkel in dem
Luftansaughub immer konstant gehalten. Demgemäß ist die
Verteilung des Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Zylinder
vereinheitlicht, um so die Verbrennung zu stabilisieren.
Folglich verbessert sich die Stabilität des Motors, so daß ein
stabiler Lauf erreicht werden kann, ohne Schwankungen des
Drehmoments, selbst im Leerlauf oder dgl..
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Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Einspritzventils (4).
In Figur 7 bezeichnet die Bezugsnummer (20) eine
Elektrostriktionseinrichtung zur Induzierung einer Verzerrung,
entsprechend der der Elektrostriktionseinrichtung zugeführten
Elektrizitätsmenge. Kurz gesagt, wird die
Elektrostriktionseinrichtung (20) entsprechend dem
Frequenzsignal F' ausgedehnt und zusammengezogen. Die
Verzerrung in Form von Vibration wird auf durch Stangen (21)
und (22) auf eine Scheibe (23) übertragen. Die Scheibe (23)
bewegt sich als Reaktion auf die Frequenz des Frequenzsignals
vertikal. Von einem Kanal (24) zugeführter Brennstoff wird
durch Einspritzlöcher (25) entsprechend der vertikalen Bewegung
der Scheibe (23) eingespritzt. Kurz gesagt, Brennstoff wird
durch die Einspritzlöcher (25) eingespritzt, während das
Frequenzsignal an die Elektrostriktionseinrichtung (20)
angelegt wird.
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Der Drucksensor (3), der als jeder Einzelzylinder-
Luftmengensensor (3) dient, ist so eingerichtet, daß der Druck
des Luftansauganschlusses durch ein Druckaufnahmeloch (27) und
einen Kanal (28) zu einem Sensorteil geleitet wird. Der
Drucksensor (3) ist integral an einem Flanschteil des
Einspritzventils (4) bereitgestellt..
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Figur 8 zeigt das Strömungsgeschwindigkeitsmerkmal der
Brennstoffmenge Qf. In Figur 8 stellt Wp einen Zeitraum dar, in
dem das Freguenzsignal an die Elektrostriktionseinrichtung (20)
angelegt wird, d.h. der Zeitraum entspricht in diesem
Ausführungsbeispiel dem Zeitraum eines Luftansaughubs. In Figur
8 stellen die Paramter F&sub1;, F&sub2; und F&sub3; entsprechend die
Frequenzen der an die Elektrostriktionseinrichtung angelegten
Signale dar. Ist F konstant, so steigt Qf an und Wp sinkt.
Figur 9 zeigt ein anderes Merkmal, wobei unter der Bedingung,
daß Wp konstant ist, Qf ansteigt und die Frequenz F sinkt.
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Figur 10 zeigt die Eigenschaft des Einzelzylinder-
Luftmengensensors (3). Da die analoge Ausgabe bei Abnahme der
Luftmenge Qa steigt, steigt die Frequenz F nach der V/F-
Umwandlung. Die Beziehung zwischen Wp und der Motordrehzahl N
gilt wie folgt:
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N ∞ 1/Wp
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Demgemäß ist, für den Fall der Verwendung der Motordrehzahl N
als Parameter, die Strömungsgeschwindigkeitseigenschaft des
Einspritzventils (4) so wie es in Figur 11 dargestellt ist. In
Figur 11 stellt die Ordinate die Brennstoffmenge pro
Luftansaughub dar, d.h. Qf/δt Bei konstanter Motordrehzahl N,
steigt Qf/δt bei Anstieg der Frequenz F. Bei konstanter
Frequenz F, sinkt Qf/δt bei Zunahme der Motordrehzahl N. Das
Mischverhältnis des Luft-Brennstoff-Gemischs kann immer
konstant gehalten werden, da die Frequenz F proportional zu der
Ansaugluftmenge Qf ist und da Qf/δt proportional zu der
Frequenz F ist.
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Figur 12 zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau des
Einspritzventils (4). In dem in Figur 12 dargestellten
Einspritzventil (4) ist auch die Brennstoffmenge Qf basierend
auf dem Frequenzsignal verändert. Wenn das Frequenzsignal an
die Elektrostriktionseinrichtung (20) angelegt wird, so
vibriert ein Horn (31). Eine Kugel (32) bewegt sich vertikal zu
der Vibration des Horns (31), so daß von einem Kanal (33)
zugeführter Brennstoff durch ein Einspritzloch (34)
eingespritzt wird. Wenn der Brennstoff eingespritzt ist, so
wird der Brennstoff durch eine Endoberfläche (35) durch die
Vibration des Horns (31) in feinere Teilchen zerlegt. Demgemäß
gerät die Teilchengröße des eingespritzten Brennstoffs nicht
größer als 40 um. In diesem Beispiel ist der Einzelzylinder-
Luftmengensensor (3) integral an einem Flanschteil angebracht.
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Figur 13 zeigt die Eigenschaft der Brennstoffmenge Qf. In
ähnlicher Weise wie bei dem vorstehenden Einspritzventil,
steigt in diesem Fall Qf proportional zu der Frequenz F.
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Figur 14 zeigt ein spezifisches Beispiel für den Aufbau des
Steuerkreises (8).
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In Figur 14 bezeichnet die Bezugsnummer (40) eine
Diskriminationsschaltung zur Umsteuerung des Zylinders, um die
Schalter SW1 bis SW4 umzuschalten. Die Bezugsnummer (3)
bezeichnet Einzelzylinder-Luftmengensensoren, mit denen die
entsprechenden Zylinder versehen sind. Die Bezugsnummer (10)
bezeichnet eine V/F-Umwandlungsschaltung, die Bezugsnummer (13)
bezeichnet eine Frequenzmodulations-Schaltung, die Bezugsnummer
(15) bezeichnet einen Antriebskreis und die Bezugsnummer (4)
bezeichnet Einspritzventile, mit denen die entsprechenden
Zylinder versehen sind. Die Schalter SW1 bis SW4 sind
vorgesehen, um dafür zu sorgen, daß die V/F-
Umwandlungsschaltung (10), die Frequenzmodulationsschaltung
(13) und der Antriebskreis (15) gemeinsam durch die
Einzelzylinder-Luftmengensensoren (3) und die Einspritzventile
(4) angewendet werden. Wie bereits vorstehend beschrieben
worden ist, wird die Korrektur der Brennstoffmenge durch die
Modulationsschaltung (13) ausgeführt, basierend auf
verschiedenen Parametern (14), die in den Mikrocomputer (9)
eingegeben werden.
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Die Zylinderzahl wird durch die Diskriminationsschaltung (40)
umgeschaltet, basierend auf einem Bezugssignal "ref", um
dadurch die Schalter SW1 bis SW4 EIN und AUS zu schalten. Wenn
zum Beispiel der Zylinder Nr. 1 ausgewählt wird, so wird nur
der Schalter Nr. 1 auf EIN geschaltet und die Schalter SW2 bis
SW4, mit Ausnahme des Schalters SW1, werden auf AUS geschaltet.
Die Funktion, wie vorstehend in bezug auf Figur 5 beschrieben
ist, wird in Übereinstimmung mit den entsprechenden Zylindern
ausgeführt.
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Figur 15 zeigt ein spezifisches Beispiel für den Aufbau der
Diskrimationsschaltung (40). Bei dem Bezugssignal "ref" handelt
es sich um ein Signal mit einer Pulsbreite, die von Zylinder zu
Zylinder verschieden ist, um eine Umschaltung der Zylinder, wie
dies in Figur 16 dargestellt ist, zu ermöglichen. In einer
Spannungserzeugungsschaltung (41) wird ein Spannungswert Vp
erzeugt, in Übereinstimmung mit der Pulsbreite des Signals
"ref". Durch die Vergleicher COMP.1 bis COMP.4, wird der
Spannungswert Vp mit den Bezugswerten Vref1 bis Vref4
verglichen, die zur Umschaltung der entsprechenden Zylinder
bereitgestellt sind. Basierend auf dem Vergleich werden Signale
an die Schalter SW1 bis SW4 abgegeben, und zwar durch die UND-
Schaltungen AND1 bis AND4. Wenn zum Beispiel Vp eine mit dem
Zylinder Nr. 1 übereinstimmende Spannung darstellt, so erzeugen
alle Vergleicher COMP.1 bis COMP.4 Hi-(hohe)Signale. Als Folge
darauf erzeugt nur die UND-Schaltung AND1 ein Hi-Signal.
Demgemäß wird nur ein Ausgangssignal "out"1 ein Hi-Signal, so
daß der Schalter SW1 auf EIN geschaltet wird. Wenn zum Beispiel
Vp mit dem Zylinder Nr. 2 übereinstimmt so wird nur ein
Ausgangssignal "out"2 ein Hi-Signal.
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Figur 16 zeigt die Funktion der in Figur 15 dargestellten
Schaltung.
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In Figur 16 stellt Φ ein Taktimpulssignal des Mikrocomputers
dar, mit einer Frequenz in MHz. Das Bezugssignal "ref", bei dem
Pulse in 180º Intervallen erzeugt werden, weist Pulse mit
Pulsbreiten auf, die mit den entsprechenden Zylindern
übereinstimmen. Durch Zählen der Pulsbreite, basierend auf dem
Takt Φ des Mikrocomputers, wird Vp erhöht. Demgemäß sinkt Vp
bei zurückgehender Pulsbreite. Im Gegensatz dazu steigt Vp bei
ansteigender Pulsbreite. Kurz gesagt, Vp ist proportional zu
der Pulsbreite. Der Wert von Vp wird den Bezugsspannungen
Vref1 bis Vref4 in den entsprechenden Vergleichern COMP.1 bis
COMP.4 verglichen, um so die Zylinder umzuschalten.
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Die Zustände der entsprechenden Vergleicher COMP.1 bis COMP.4
sind in Tabelle 1 dargestellt.
TABELLE 1
VERGLEICHER
out1
EIN
AUS
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Wenn zum Beispiel alle Ausgangssignale der Vegleicher COMP.1
bis COMP.4 auf EIN (Hi) geschaltet sind, so wird nur die UND-
Schaltung AND1 auf EIN (Hi) geschaltet. Demgemäß wird nur das
Ausgangssignal "out"1 auf EIN geschaltet. Wenn zum Beispiel Vp
auf einen Wert zwischen Vref1 und Vref2 erhöht wird, so werden
die Vergleicher COMP.2 bis COMP.4, mit Ausnahme von COMP.1, auf
EIN geschaltet. Dem gemäß wird nur die UND-Schaltung AND2 auf
EIN geschaltet, so daß nur das Ausgangssignal "out"2 auf EIN
geschaltet wird. In gleicher Weise werden die Ausgangssignale
"out"3 und "out"4 folgend auf EIN geschaltet, in
Übereinstimmung mit den entsprechenden Zylindern. Wenn die
Ausgangssignal "out"1 bis "out"4 nacheinander auf EIN
geschaltet werden, so werden die Schalter auf EIN geschaltet,
so daß die Einzelzylinder-Luftmengensensoren (3) und die
Einspritzventile (4) nacheinander mit den entsprechenden
Zylindern verbunden werden.
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Die Figuren 17 und 18 zeigen den Aufbau und die Funktionsweise
der Modulationsschaltung (13). Figur 17 zeigt ein Beispiel für
den Aufbau der Modulationsschaltung (13). Die
Korrekturparameter (14) werden dem Mikrocomputer (9) zugeführt,
so daß ein Korrekturwert errechnet wird, der auf den Werten der
Parameter basiert und durch die Modulationsschaltung (13)
moduliert wird.
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In Figur 18 führt ein Zähler das in der Skizze von Figur 18B
dargestellte Vorwärtszählen durch, auf der Basis des in der
Skizze von Figur 18A dargestellten Frequenzsignals F. Der
Vorwärtszählwert wird mit dem Wert C&sub1;, der dem Korrekturwert
entspricht, verglichen. Ist der Vorwärtszählwert größer als C&sub1;,
so wird der Zähler zurückgesetzt, und gleichzeitig dazu werden
Pulse mit einer vorbestimmten Pulsbreite erzeugt, wie dies in
der Skizze von Figur 18C dargestellt ist. Die Frequenz des
Pulssignals nimmt den modulierten Wert F' an. Wenn der
Korrekturwert verändert wird, so nimmt der Bezugswert den Wert
C&sub2; an, so daß das modulierte Signal den Frequenzwert F''
annimmt, wie dies in der Skizze von Figur 18D dargestellt ist.
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Wie bereits vorstehend beschrieben worden ist, wird das
Frequenzsignal auf der Basis des Korrekturwerts moduliert. Die
Modulationsschaltung (13) kann zum Beispiel durch einen
Universal-Pulsprozessor dargestellt werden.
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Figur 19 zeigt ein Flußdiagramm des Mikrocomputers für den
Fall, daß die Brennstoffmenge korrigiert wird. Das Flußdiagramm
wird durch einen Zeitmesser (1) eingeleitet. Zuerst werden
verschiedene Arten von Korrekturwerten (14) in dem Schritt
(190) eingelesen. Als nächstes wird in Schritt (192) die
Korrekturmenge anhand der Werte errechnet. Als nächstes wird in
Schritt (194) die Korrekturmenge in das Frequenzsignal
reduziert und dann in Schritt (196) der Modulationsschaltung
zugeführt, zum Beispiel in Form eines Signals C&sub1; oder C&sub2;, wie
dies in der Skizze von Figur 18B dargestellt ist. Es ist nicht
notwendig das Flußdiagramm bei jedem Luftansaughub auszuführen,
und zwar deshalb, da die Veränderungen der
Kühlwassertemperatur, der Batteriespannung und dgl. langsam vor
sich gehen. Die Echtzeit-Eigenschaft des Zeitmessers (1) ist
nicht notwendig, solange der Zeitmesser (1) in Intervallen
eines Zeitraums im Rahmen von 100ms bis 140ms betrieben werden
kann.
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Figur 20 zeigt den Modulationszustand auf der Basis eines
gewünschten Luft-Brennstoff-Verhältnisses (A/F)ref. Da (A/F)ref
auf einer Karte programmiert ist, unter bezug auf die
Motordrehzahl N und die Motorenlast, werden diese Werte zuerst
in den Schritten (200) und (202) eingelesen, um dann (A/F)ref
in dem Schritt (204) zu festzustellen. Als nächstes wird der
Wert in dem Schritt (206) zu dem Frequenzsignal reduziert und
in Schritt (208) der Modulationsschaltung zugeführt.
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Figur 21 zeigt ein Flußdiagramm zum Schalten bzw. EIN/AUS-
Schalten der in Figur 14 dargestellten Schalter SW1 bis SW4,
unter Verwendung einer Software. Das heißt, die in Figur 15
dargestellte Schaltung wird unter Verwendung einer Software
ausgeführt. Das Flußdiagramm wird durch "ref"-Unterbrechung
ausgeführt. Wenn das Signal "ref" eingeht, wird die Pulsbreite
des Signals in den Schritten (210) bis (214) umgesteuert. Wenn
das Signal "ref" den Wert "ref"1 aufweist, wird dem Schalter
SW1, der dem Zylinder Nr. 1 zugeordnet ist, in dem Schritt
(216) ein EIN-Signal zugeführt. Hat das Signal "ref" den Wert
"ref"2, so wird in dem Schritt (218) dem Schalter SW2 ein EIN-
Signal zugeführt. Wenn das Bezugssignal "ref" den Wert "ref"3
bzw. "ref"4 aufweist, wird dem Schalter SW3 bzw. SW4 in den
Schritten (220) bzw. (222) ein EIN-Signal zugeführt. Da der
gültige Computer eine hohe Rechengeschwindigkeit aufweist, kann
die Funktionsweise durch die vorstehend beschriebene Methode
realisiert werden, ohne die Verwendung einer Hardware-Schaltung
wie sie in Figur 15 dargestellt ist.
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Figur 22 zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau des
Einspritzventils, bei Verwendung eines anderer Einzelzylinder-
Luftmengensensors. In diesem Beispiel wird ein Hitzdraht-
Luftstrommesser verwendet. Wie in Figur 22 dargestellt ist, ist
in der äußeren Umgebung des Einspritzventils (4) ein äußerer
Zylinder (50) bereitgestellt, und der äußere Zylinder (50) ist
mit einem Kanal (51) versehen, so daß der Hitzdraht (52) in dem
Kanal (51) angeordnet ist. Der Kanal (51) steht durch einen
Schlitz (53) in Verbindung mit einem Auslaß (54), wie dies in
Figur 23 dargestellt ist.
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Wenn jetzt davon ausgegangen wird, daß es sich bei dem
Luftstrom um einen Strom in Vorwärtsrichtung handelt, der wie
es durch die durchgezogene Linie dargestellt ist, in den Motor
gesaugt wird, dann wirkt dynamischer Druck auf den Hitzdraht
(52) ein, so daß der Luftstrom gemessen werden kann. Wenn es
sich im Gegensatz dazu um einen umgekehrten Luftstrom in
Rückwärtsrichtung von dem Motor handelt, wie dies durch die
gestrichelte Linie dargestellt ist, so kann dieser umgekehrte
Strom nicht von dem Hitzdraht (52) ermittelt werden, da sich
der Auslaß (54) in bezug auf den Strom in einer statischen
Druckseite befindet. Unter Verwendung des so konfigurierten
Einzelzylinder-Luftstromsensors, kann die in dem Motor
angesaugte Luftmenge genau gemessen werden. Auch in diesem Fall
sind die Einspritzventile (4) und die Einzelzylinder-
Luftstromsensoren in Übereinstimmung für die entsprechenden
Zylinder bereitgestellt.
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In dem Hitzdraht-Luftstrommesser ist die Beziehung zwischen Qa
und der Ausgangsspannung V wie in Figur 24 dargestellt ist,
nicht linear. In dem V/F-Umwandler jedoch, ist die Beziehung
zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsfrequenz F wie in
Figur 25 dargestellt ist, linear. In diesem Fall ist es somit
notwendig, daß die Eigenschaft wie sie in Figur 24 dargestellt
ist, schon vorher in dem Computer gespeichert ist, um so zum
Zeitpunkt der Ermittlung der Brennstoffmenge die Korrektur
auszuführen. In Figur 26 handelt es sich um ein Schaltungs-
Blockdiagramm, das ein Beispiel für das Korrekturverfahren
zeigt. Das Signal von dem Einzelzylinder-Luftstromsensor (3)
unterzieht sich der V/F-Umwandlung in der Frequenzumwandlungs-
Schaltung (10) und wird gleichzeitig durch eine
Glättungsschaltung (55) geglättet. Das daraus entstehende
Signal wird dem Mikrocomputer (9) in Form eines Eingangssignals
Vin zugeführt. Ein Bezugswert CH/W zur Modulation, wie dies in
der Skizze von Figur 18B dargestellt ist, wird von dem
Mikrocomputer (9) der Modulationsschaltung (13) zugeführt, so
daß die Korrektur aufgrund des Hitzdraht (H/W) Ausgangs
ausgeführt wird. Die Beziehung zwischen Vin und CH/W ist in
Figur 27 dargestellt. Die Eigenschaft in Figur 27 wird aus der
Eigenschaft in Figur 24 gewonnen. Unter Verwendung des
vorstehend genannten Verfahrens kann jede Art von Sensor
verwendet werden, die einen nicht-linearen Ausgangswert
liefert. Andere Funktionsweisen sind denen ähnlich, die in dem
Fall der Verwendung des vorstehend genannten Drucksensors
auftreten.
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Zwar stellt Figur 14 den Fall dar, in dem die Schaltungen (10),
(13) und (15) durch Zeitteilung über die Schalter SW1 bis SW4
aus Gründen der Kostenersparnis gemeinsam verwendet werden,
jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf den Fall
angewendet werden, wo diese Schaltungen (10), (13) und (15) für
jeden Zylinder bereitgestellt werden. Wenn es sich bei dem
Motor um einen Sechszylindermotor oder einen Achtzylindermotor
handelt, ist jeder Zylinder mit den Schaltungen (10), (13) und
(15) versehen, oder es werden zwei oder drei Kombinationen der
Schaltungen (10), (13) und (15) bereitgestellt, da die
Luftansaughübe für die entsprechenden Motoren sich gegenseitig
überschneiden.
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Im folgenden wird als weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der
Brennstoffmenge in Übereinstimmung mit der Funktionsweise des
Einlaßventils (7), wie dies in Figur 1 dargestellt ist,
beschrieben.
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In Figur 28 wird ein Pulssignal mit einer Frequenz dargestellt,
die der Menge der Verschiebung (Menge der Anhebung) des
Einlaßventils entspricht, durch einen Impulsgeber (60) erzeugt,
und zwar in der Zeit, in der das Einlaßventil basierend auf dem
Signal eines Kurbelwinkelsensors (59) geöffnet wird. Die
Pulserzeugung kann bereits vorher in die Impulsgeberschaltung
(60) programmiert werden. Kurz gesagt, basiert dieses Verfahren
auf dem Gedanken, daß die Luftmenge an dem Einlaß des Zylinders
proportional zu der Verschiebungsmenge des Einlaßventils ist.
Bei konstanter Motordrehzahl verändert sich das Frequenzsignal
nicht, da sich die Funktionsweise des Einlaßventils nicht
ändert, obwohl Belastungsveränderungen auftreten. Somit gilt,
daß das Frequenzsignal in geeigneter Weise entsprechend der
Belastung verändert werden muß. Zu diesem Zweck wird über einen
Beschleunigungsvorrichtungs-Öffnungssensor (63) ein
Belastungssignal erhalten. Bei großer
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung wird durch die
Modulationsschalttung (61) eine große Frequenz erreicht. Bei
kleiner Beschleunigungsvorrichtungsöffnung wird eine geringe
Frequenz erreicht. Die Modulation wird basierend auf
verschiedenen Korrekturparametern (14) in der vorstehend
beschriebenen Art und Weise ausgeführt. Die Bezugsnummer (9)
bezeichnet einen Mikrocomputer. Gemäß des vorstehend
beschriebenen Verfahrens, besteht keine Notwendigkeit, jeden
Zylinder mit dem Einzelzylinder-Luftstromsensor (3) zu
versehen. In Figur 29 wird die Funktionsweise bei veränderter
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung dargestellt. In Figur 29
zeigt die Skizze von Figur 29A die
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung, die Skizze von Figur 29B
zeigt die Menge der Anhebung des Einlaßventils und die Skizze
von Figur 29C zeigt den Ausgabewert der Impulsgeberschaltung
(60), die eine Frequenz F erzeugt, in Übereinstimmung mit der
Menge der Anhebung des Einlaßventils. Zwar ändert sich die
Frequenz F nicht, obwohl sich die
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung ändert, jedoch ändert sich
die Frequenz in bezug auf den Kurbelwinkel. Die in der Skizze
von Figur 29C dargestellt Frequenz F wird basierend auf der
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung moduliert. Die Skizze von
Figur 29D zeigt das so modulierte Frequenzsignal F'. Bei
kleiner Beschleunigungsvorrichtungsöffnung wird die Frequenz F'
auf einen geringen Wert moduliert. Wenn die
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung im Gegensatz dazu groß ist,
so nimmt die Frequenz F' einen großen Wert an. Wenn das Signal,
wie in der Skizze von Figur 29D dargestellt ist, dem
Antriebskreis (62), wie in Figur 28 dargestellt ist, zugeführt
wird, so verändert sich die Brennstoffmenge Qf, die von dem
Einspritzventil (4) eingespritzt wird, wie dies in der Skizze
von Figur 29E dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel
steigt Qf bei größer werdender
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung. Ferner verändert sich Qf
proportional zu der Menge der Anhebung des geöffneten
Einlaßventils. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren,
kann die gleiche Wirkung erreicht werden.
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Figur 30 zeigt ein Flußdiagramm des Mikrocomputers (9). Das
Flußdiagramm ist gegeben, um die Frequenz F basierend auf der
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung zu modulieren. Das
Flußdiagramm wird durch eine "ref"-Unterbrechung gestartet, da
es für jeden Luftansaughub ausgeführt werden muß.
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Wenn das Programm gestartet wird, wird in dem Schritt (300) die
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung eingeholt. In dem Schritt
(302) wird die einzuspritzende Brennstoffmenge entsprechend der
eingeholten Beschleunigungsvorrichtungsöffnung ermittelt. Dann
wird in dem Schritt (304) ein Korrekturwert ermittelt, wie zum
Beispiel C&sub1; oder dgl., wie in der Skizze von Figur 18B
abgebildet ist, und danach wird der Korrekturwert in dem
Schritt (306) der Modulationsschaltung (62) zugeführt.
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Das auf verschiedenen Parametern (14) basierende
Korrekturverfahren wird in der gleichen Art und Weise
ausgeführt, wie bereits vorstehend beschrieben worden ist.
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Zwar ist in diesem Ausführungsbeispiel der Fall dargestellt
worden, in dem die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung als Menge
verwendet wird, die die Motorenbelastung darstellt, jedoch kann
die gleiche Wirkung dadurch erreicht werden, daß die Öffnung
eines Drosselventils als Menge verwendet wird, welche die
Belastung darstellt.
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Figur 31 zeigt die Funktionsweise für den Fall einer
vereinfachten Darstellung des Ausführungsbeispiels aus Figur
28. In Figur 31 wird ein POS-Signal (Grundbetriebssignal)
erzeugt, und zwar mit einer Frequenz, die dem in der Skizze von
Figur 31A dargestellten Kurbelwinkel entspricht. Bei geöffnetem
Einlaßventil, wie dies in der Skizze von Figur 31B dargestellt
ist, wird ein Torsignal erzeugt, wie dies in der Skizze von
Figur 31C dargestellt ist. Das POS-Signal wird nur bei
geöffnetem Tor übertragen. Das Frequenzsignal ist so wie es in
der Skizze von Figur 31D dargestellt ist. Das Frequenzsignal F
wird basierend auf der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung
moduliert, um so ein Signal mit einer Frequenz F' zu bilden,
wie dies in der Skizze von Figur 31E dargestellt ist. Die
Brennstoffmenge Qf, wie in der Skizze von Figur 31F gezeigt
wird, wird basierend auf dem Signal von dem Einspritzventil (4)
zugeführt.
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In diesem Ausführungsbeispiel verändert sich die
Brennstoffmenge Qf nicht in Übereinstimmung mit der Menge der
Anhebung des Einlaßventils. Jedoch wird das Mischverhältnis im
wesentlichen konstant gehalten, wenn die Brennstoffmenge bei
dem Luftansaughub einen Durchschnittswert aufweist.
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Figur 32 zeigt eine Methode, die sich von der Methode aus Figur
31 unterscheidet. In Figur 32 unterliegt das in der Skizze von
Figur 32A dargestellte POS-Signal einer Frequenzteilung, um so
ein Signal mit einer Frequenz zu bilden, wie dies in der Skizze
von Figur 32B dargestellt ist. Da die Brennstoffmenge in der
Mitte des des Einlaßventil-Öffnungszeitraums, wie dies in der
Skizze von Figur 32C dargestellt ist, erhöht werden muß, wird
entsprechend der Mitte des Zeitraums ein Torsignal erzeugt, wie
dies in der Skizze von Figur 32D dargestellt ist. In dem
anderen Teil des Zeitraums wird ein weiteres Torsignal erzeugt.
Das Signal mit hoher Frequenz, wie dies in der Skizze von Figur
32A dargestellt ist, wird basierend auf dem Torsignal, wie dies
in der Skizze von Figur 32D dargestellt ist, übertragen,
wohingegen das frequenzgeteilte Signal, wie es in der Skizze
von Figur 32B dargestellt ist, basierend auf dem Torsignal, wie
es in der Skizze von Figur 32E dargestellt ist, übertragen
wird. Das in der Skizze von Figur 32F dargestellte Signal wird
basierend auf der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung in der
gleichen Art und Weise moduliert, wie bereits vorstehend
beschrieben worden ist und dann dem Antriebskreis (62)
zugeführt, um eine Einspritzausführung der Brennstoffmenge Qf
zu erreichen, die sich so verändert, wie es in der Skizze von
Figur 32G dargestellt ist. Gemäß des vorstehend genannten
Verfahrens, kann die gleiche Wirkung wie in Figur 29 durch ein
einfaches Verfahren erreicht werden.
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Die Figuren 33 bis 35 zeigen die Beziehung zwischen dem
Pulssignal und der Brennstoffmenge. Die Signale F, die
entsprechend in der Skizze von Figur 29C, der Skizze von Figur
31D und der Skizze von Figur 32F dargestellt sind, werden so
erzeugt, daß sie die gleiche Anzahl n von Impulsen je
Luftansaughub aufweisen, ungeachtet der Motorendrehzahl, in
Figur 33 durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
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Die Frequenz wird so moduliert, daß die Frequenz steigt, wenn
die Depressionsmenge θac der Beschleunigungsvorrichtung steigt,
wie dies in Figur 34 dargestellt ist. Wenn die Modulation wie
vorstehend beschrieben worden ist ausgeführt wird, so steigt
die Brennstoffmenge pro Luftansaughub monoton in bezug auf die
Depressionsmenge der Beschleunigungsvorrichtung, wie dies in
Figur 35 dargestellt ist.
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In einem anderen Verfahren kann die Anzahl n der Impulse so
ermittelt werden, daß n bei ansteigender Motorendrehzahl N
sinkt, wie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 33
dargestellt ist. Dabei handelt es sich um ein Verfahren die
Eigenschaft zu erhalten, unter Berücksichtigung, daß der
Zylinderauffüllgrad bei ansteigender Motorendrehzahl N abnimmt.
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Als weiteres Verfahren kann die Frequenz als nichtlinear in
bezug auf die Menge der Depression θac der
Beschleunigungsvorrichtung hergestellt werden, wie dies durch
die gestrichelte Linie in Figur 34 dargestellt ist. Dabei
handelt es sich um ein Verfahren für den Fall, bei dem die
Reaktionsempfindlichkeit eines Kraftfahrzeugs auf seine
Beschleunigungsvorrichtung den Ansprüchen des Fahrers angepaßt
ist.
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Figur 36 zeigt ein spezifisches Beispiel für die Konfiguration
des vorstehend genannten Verfahrens. In Figur 36 werden das
POS-Signal und das "ref"-Signal einem Frequenzsignalgenerator
(70) zugeführt und dann durch eine Torschaltung (71) einer
Modulationsschaltung (61) zugeführt. In diesem Fall wird die
Frequenz F zu einer Frequenz F' moduliert, und zwar basierend
auf Stoßmengen-Korrekturparametern (14), die über einen
Beschleunigungsvorrichtungssensor (63) erhalten werden, und sie
wird dann an einen Antriebskreis (62) gegeben. Die Schalter SW1
bis SW4 werden nacheinander auf EIN geschaltet, basierend auf
dem von der Zylinderdiskriminationsschaltung (40) gewonnenen
Signal, so daß die Einspritzventile (4) nacheinander betrieben
werden. Als ein weiteres Verfahren kann jeder Zylinder ohne
Verwendung der Schalter SW mit dem Frequenzsignalgenerator
(70), der Torschaltung (71), der Modulationsschaltung (61) und
dem Antriebskreis (62) versehen sein.
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Bei Ausführung der in Figur 32 dargestellten Diagramme, ist
zusätzlich zu der Torschaltung (71), wie in Figur 36
dargestellt ist, eine Torschaltung (71A) bereitgestellt. In
diesem Fall dient die Torschaltung (71) dazu, das Signal mit
der in der Skizze von Figur 32B dargestellten Frequenz zu
übertragen, und die andere Torschaltung (71A) dient dazu, das
Signal mit einer in der Skizze von Figur 32A dargestellten
Frequenz zu übertragen. Die Torschaltungen sind so verbunden,
daß die Torschaltung (71A) geöffnet wird, wenn sich die
Torschaltung (71), nachdem sie einmal geöffnet worden ist,
schließt, und daß sich die Torschaltung (71) wieder öffnet,
wenn sich die Torschaltung (71A) schließt.
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Nachstehend wird als weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Brennstoffzufuhr gemäß
der Funktion des Einlaßventils zur Zeit des Luftansaugens eines
Zylinders beschrieben, basierend auf der Messung der Luftmenge
an einem Einlaß des Zylinders, durch einen Luftmengensensor,
der in einem Ansaugrohr-Sammelteils bereitgestellt ist.
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Figur 37 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines
Einspritzsystems, das mit einem Luftstromsensor (81) versehen
ist, der sich in einem Ansaugrohr-Sammelteil stromaufwärts
eines Drosselventils (80) befindet. In Figur 37 wird der
Luftmengensensor (81) in Form eines Hitzdrahtsensors
bereitgestellt, so daß dessen Ausgangssignal einem Steuerkreis
(82) zugeführt wird. Der Steuerkreis (82) berechnet die
Luftmenge an dem Einlaß des Zylinders, basierend auf der
Ermittlungsausgabe des Luftstromsensors (81), um so die der
Ansaugluftmenge entsprechende Brennstoffmenge zu ermitteln, und
dann führt der Steuerkreis dem Einspritzventil (4) des
entsprechenden Zylinders ein Brennstoffsignal zu.
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Figur 38 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Steuerkreises
(82). Durch einen Frequenzsignalgenerator (84) wird ein
Frequenzsignal erzeugt, das proportional zu der Menge der
Anhebung des Einlaßventils ist, und zwar basierend auf dem
Signal eines Kurbelwinkelsensors (83). Das Frequenzsignal F
wird duch eine Frequenzmodulationsschaltung (85) zu einem
Frequenzsignal F' moduliert und dann einem Antriebskreis (86)
zugeführt. Dann wird das Signal durch Auswahl der Schalter SW1
bis SW4 einem Einspritzventil (4) eines entsprechenden
Zylinders zugeführt. Die Modulation in der
Frequenzmodulationsschaltung (85) wird durch den Mikrocomputer
ausgeführt, und zwar basierend auf dem Signal, das unter
Verwendung der Korrekturwerte (14) von dem Luftstromsenor (81)
erhalten worden ist. Kurz gesagt, wird die Einrichtung zur
Ermittlung der Menge der Depression der
Beschleunigungsvorrichtung von Figur 28 durch den
Luftmengensensor (81), der in dem Ansaugrohr-Sammelteil
bereitgestellt ist, ersetzt.
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Figur 39 zeigt die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels.
In Figur 39 zeigt die Skizze von Figur 39A die Veränderung der
Menge der Depression des Pedals der Beschleunigungsvorrichtung.
Die Skizze von Figur 39B zeigt die Veränderung der
Ansaugluftmenge mit der Veränderung der Depressionsmenge der
Beschleunigungsvorrichtung. In der Skizze von Figur 39B zeigt
die durchgezogene Linie die tatsächlich in den Zylinder
gesaugte Luftmenge, und die gestrichelte Linie zeigt die
Ausgabe des Luftstromsensors (81). Die Ausgabe des
Luftstromsensors (81) hat die Eigenschaft, daß der Takt des
Ausgangs im Vergleich zu dem Takt der tatsächlichen
Ansaugluftmenge voraus geht, und zwar aufgrund einer
Überfüllung in dem Ansaugrohr stromabwärts des Drosselventils.
Aus diesem Grund wird die Ausgabe des Sensors korrigiert, um in
dem nächsten Takt die tatsächliche Ansaugluftmenge
festzustellen. Kurz gesagt, wird der Ausgangswert zu dem
Zeitpunkt, der durch das Symbol dargestellt wird, durch den
Ausgangswert zu dem Zeitpunkt, der durch das Symbol o in der
Skizze von Figur 39B dargestellt wird, gefunden. Der
Ausgangswert kann dadurch gefunden werden, daß das Volumen des
Ansaugrohrs, die Motorendrehzahl N, die Drosselventilöffnung
und dgl. in eine Differentialgleichung gesetzt werden, welche
die Strömungsbewegung von Luft darstellt. Als eine weitere
Methode kann die Korrektur durch Finden eines Korrekturwertes
auf der Basis der Abbildungen von Parametern ausgeführt werden,
wie bereits vorstehend beschrieben worden ist. In jedem Fall
kann die Ansaugluftmenge an dem Einlaß des Zylinders in dem
nächsten Ansaughub in bezug auf den Ermittlungszeitpunkt durch
den Sensor festgestellt werden. Die Ansaugluftmenge zum
Zeitpunkt, der durch das Symbol dargestellt ist, wird zu dem
Zeitpunkt festgestellt, der in der Skizze von Figur 39B durch
das Symbol o dargestellt ist, so daß die Brennstoffmenge Qfo
proportional zu der Ansaugluftmenge ermittelt wird. In dem
nächsten Takt wird eine so ermittelte Brennstoffmenge Qfo
zugeführt. Die Skizze von Figur 39C zeigt die Menge der
Anhebung des Einlaßventils. Ein Frequenzsignal F wird
entsprechend der in der Skizze von Figur 39C dargestellten
Menge der Anhebung in dem Frequenzsignalgenerator (84) erzeugt,
wie dies in der Skizze von Figur 39D dargestellt ist. Dann wird
das Signal auf der Basis des festgestellten Wertes Qfo, wie in
der Skizze der Figur 39E dargestellt ist, zu einem
Frequenzsignal F' moduliert, so daß die Brennstoffmenge Qfo
durch den Antriebskreis (86) über das Einspritzventil (4)
zugeführt wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel wurde der Fall dargestellt, in
dem Einspritzventile als Brennstoffzufuhreinheiten verwendet
werden, wobei jedes Einspritzventil eine
Elektrostriktionseinrichtung zur Veränderung der
Strömungsgeschwindigkeit basierend auf dem Frequenzsignal
gebraucht, in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wird nun
nachstehend die Verwendung von Einspritzventilen basierend auf
einem anderen Gedanken beschrieben werden.
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Das Einspritzventil (4) gemäß der Darstellung in Figur 40 ist
von der Art und Weise, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit
entsprechend dem Belastungsgrad ändert. Damit ein
Hochgeschwindigkeitsbetrieb erreicht werden kann, wird eine
Schwingspule (90) verwendet. Wenn die Spule (90) erregt wird,
so steigt eine Nadel (92), basierend auf dem Betrieb der Spule
(90) und eines Magneten (91), so daß über einen Kanal (93)
zugeführter Brennstoff durch ein Einspritzloch (94)
eingespritzt wird. Nach Beendigung der Erregung, sinkt die
Nadel, basierend auf der Funktionsweise einer Feder (95), so
daß die Einspritzung beendet wird.
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Figur 41 zeigt die Beziehung zwischen dem Belastungssignal und
der Brennstoffmenge Qf. In Figur 41, bei niedrigtourigem
Antrieb, wird der Belastungsgrad entsprechend dem
Ermittlungswert der Ansaugluftmenge, wie dies in der Skizze von
Figur 41A dargestellt ist, auf der Grundlage des
Ermittlungswerts ermittelt. Das dadurch erhaltene
Belastungssignal ist in der Skizze von Figur 41B dargestellt.
Eine zu diesem Belastungssignal proportionale Brennstoffmenge
wird von dem Einspritzventil eingespritzt. Dieser Zustand ist
in der Skizze von Figur 41C dargestellt. Zwar haben die
Zeichnungen den Fall gezeigt, in dem ein Luftansaughub in sechs
gleiche Teile unterteilt wird, jedoch kann die Anzahl der
Unterteilungen noch erhöht werden, um die Veränderung der
Brennstoffmenge Qf an die Veränderung der Luftmenge Qa
anzunähern, wenn die Ansprecheigenschaft des Einspritzventils
dies zuläßt.
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Bei hochtourigem Antrieb steigt die Ansaugluftmenge Qa
Demgemäß steigt der Belastungsgrad, so daß sich die
Brennstoffmenge erhöht.
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Bei Figur 42 handelt es sich um ein Blockdiagramm einer
Schaltung zur Ausführung der vorstehend genannten
Funktionsweise. Die Ausgabe des Luftmengensensors (3) wird
durch eine Belastungserzeugungsschaltung (96) in ein
Belastungssignal D umgewandelt. Mit den Korrekturparametern
(14) wird das Belastungssignal D weiter in ein Belastungssignal
D' umgewandelt, das einem Antriebskreis (98) zugeführt wird.
Der Antriebskreis (98) betätigt das Einspritzventil (4), um so
eine Brennstoffmenge zuzuführen, die proportional zu dem
Belastungssignal D' ist.
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Figur 43 zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau des
Einspritzventils (4). Hierbei handelt es sich um ein
sogenanntes Proportional-Steuerventil, in dem sich ein Läufer
(101) vertikal und proportional zu der Elektrizitätsmenge
bewegt, wenn die analoge Elektrizitätsmenge der Spule (100)
zugeführt wird. Als Reaktion darauf, bewegt sich eine Nadel
(102) in analoger Weise vertikal, so daß sich die wirksame
Durchflußweite einer Lochdüse (104) in analoger Weise ändert.
Als Folge darauf, wird über einen Kanal (103) zugeführter
Brennstoff durch die Lochdüse (104) eingespritzt.
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Figur 44 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerkreises, der das
in Figur 43 dargestellte Einspritzventil verwendet. Der
Ausgabewert des Luftstromsensors (3) wird zweckmäßig durch
einen Funktionsumwandler (105) in einen geeigneten analogen
Wert umgewandelt. Das Signal des Mikrocomputers (9) wird durch
eine Schaltung (108) D/A umgewandelt und dann durch eine
Addier-Subtrahierschaltung (106) korrigiert. Dann wird über
einen Antriebskreis (107) aus dem Einspritzventil eine
Brennstoffmenge zugeführt, die dem Ermittlungswert des Sensors
(3) entspricht.
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Der Steuerkreis kann, mit Ausnahme des Sensors (3) und des
Einspritzventils (4) in den Figuren 42 und 44, durch die
Frequenzumwandlungsschaltung (10), die
Frequenzumwandlungsschaltung (13) und den Antriebskreis (15),
dargestellt in Figur 14, ersetzt werden.
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Figur 45 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des
Einspritzventils, der insbesondere für das Ausführungsbeispiel
in Figur 37 geeignet ist.
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Bei dem Einspritzventil (110) handelt es sich um ein
gewöhnliches EIN/AUS-Ventil, in dem ein Kugelhahn (111) nach
oben steigt, um Brennstoff aus einem Einspritzloch
einzuspritzen, und zwar nur während dem Anlegen einer Spannung
an eine Spule (112). Der eingespritzte Brennstoff wird in einem
Kanal (114) gehalten. Wenn dann durch Öffnen des Einlaßventils
Ansaugluft in der Richtung des Pfeiles erzeugt wird, so wird
eine Brennstoffmenge eingespritzt, die proportional zu der
durch die Lochdüse gehenden Ansaugluftmenge ist. Dies basiert
auf der Spritztheorie, die sich durch die Lochdüse (115) und
den Kanal (114) ergibt. Das Mischungsverhältnis des so
gebildeten Luft-Brennstoff-Gemischs wird im wesentlichen
konstant gehalten, da die Ansaugluftmenge und die eingespritzte
Brennstoffmenge zueinander proportional sind. In diesem
Beispiel muß zuerst Brennstoff dem Kanal zugeführt werden, vor
dem Ansaugen der Luft. Demgemäß ist dieses Beispiel für das in
Figur 37 dargestellte Ausführungsbeispiel geeignet.
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Figur 46 zeigt die Beziehung zwischen der Luftmenge Qa und der
Brennstoffmenge Qf, bei Verwendung des in Figur 45
dargestellten Finspritzventils. Wie in den Skizzen der Figuren
39A und 39F dargestellt ist, wird die Luftmenge Qa in dem
nächsten Takt, wie in der Skizze von Figur 39B dargestellt ist,
dadurch festgestellt, daß die Luftmenge Qa' ermittelt wird, wie
dies in der Skizze der Figur 46A dargestellt ist und dadurch,
daß die Menge korrigiert wird. Die Brennstoffmenge Qf wird auf
der Basis von Qa ermittelt und in den Kanal (114) eingespritzt,
wie dies in der Skizze von Figur 39B dargestellt ist. Wenn die
tatsächliche Menge Qa dann erzeugt wird, wie dies in der Skizze
von Figur 39C dargestellt ist, wird die Brennstoffmenge Qf in
das Ansaugrohr eingespritzt, wie dies in der Skizze von Figur
39D dargestellt ist, und zwar basierend auf der Funktionsweise
der Lochdüse (115). Die Brennstoffmenge Qf, wie sie in der
Skizze von Figur 39D dagestellt ist, ändert sich bei dem
Luftansaughub entsprechend dem Kurbelwinkel.
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Figur 47 zeigt ein weiteres Beispiel des in der Figur 45
dargestellten Einspritzventils. Bei dem Einspritzventil (4)
handelt es sich um ein gewöhnliches EIN/AUS-Ventil, in dem
Brennstoff gemäß eines Befehls des Mikrocomputers (9)
eingespritzt wird. Der eingespritzte Brennstoff wird in einem
Brennstofftank (120) gespeichert. Danach öffnet sich bei einem
Luftansaughub eines entsprechenden Zylinders ein
elektromagnetisches Luftventil (121), um dem Tank einen
Luftstrom zuzuführen, so daß der gespeicherte Brennstoff in
einen Luftansauganschluß (122) eingespritzt wird. Dies führt
die in den Diagrammen der Figur 46 dargestellte Funktionsweise
aus.
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Figur 48 zeigt ein weiteres Beispiel für das Einspritzventil.
In diesem Beispiel wird der wirksame Bereich eines
Einspritzschlitzes (131) durch den Betrieb einer Federplatte
(130) verändert. Dieses Einspritzventil ist für das in der
Figur 37 dargestellte Ausführungsbeispiel geeignet. Die
Brennstoffmenge wird in dem vorausgehenden Hub bestimmt, so daß
der Durchmesser des Einspritzlochs (131) zum Zeitpunkt des
Ansaugens der Luft verändert wird, um so entsprechend der
Ansaugluftmenge die einzuspritzende Brennstoffmenge zu
ermitteln.
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Figur 49 zeigt die Beziehung zwischen der Luftmenge Qa und der
Brennstoffmenge Qf, bei Verwendung des in der Figur 48
dargestellten Einspritzventils. Wenn die Motorendrehzahl N so
groß ist, daß der Zeitraum eines Luftansaughubs kurz ist, so
vergrößert sich die wirksame Durchflußbreite A der
Durchflußöffnung (131), wie dies in der Skizze von Figur 49B
dargestellt ist. Als Folge darauf, kann während des Zeitraums
des Luftansaughubs Brennstoff eingespritzt werden. Wenn die
Motorendrehzahl so gering ist, daß ein geringe Geschwindigkeit
erreicht wird, so verringert sich die effektive Durchflußbreite
A, wie dies in der Skizze von Figur 49B dargestellt ist, so daß
während dieses Zeitraums Brennstoff eingespritzt werden kann.
Gemäß der vorstehenden Methode können die Luftmenge Qa und die
Brennstoffmenge Qf aneinander angenähert werden, jedoch
entsprechen sie sich nie ganz genau. Die Funktionsweise der
Federplatte (130) wird dadurch ausgeführt, daß ein unterdruck
von dem Kanal (132) geleitet wird. Eine so schnelle
Funktionsweise ist nicht notwendig, da die Funktionsweise der
Federplatte (130) entsprechend der Motorendrehzahl N ausgeführt
werden kann. Desweiteren wird das Messen des Brennstoffs
basierend auf dem Kugelöffnungszeitraum des Kugelhahns (133)
durchgeführt.
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Figur 50 zeigt die Beziehungen zwischen der Luftmenge Qa, der
Brennstoffmenge Qf und dem Mischungsverhältnis A/F in dem in
der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. In Figur 50
gilt, daß bei Erzeugung der Luftmenge Qa, wie in der Skizze von
Figur 50A dargestellt ist, die Luftmenge Qa durch den
Luftstromsensor (3) ermittelt wird. Dann wird das Signal von
dem Sensor der V/F-Umwandlung unterzogen und moduliert. Das
dadurch modulierte Frequenzsignal F' wird wie es in der Skizze
von Figur 50B dargestellt ist erhalten. Die dem Frequenzsignal
F' entsprechende Brennstoffmenge Qf wird wie es in der Skizze
von Figur 50C dargestellt ist zugeführt. Da die Brennstoffmenge
Qf und die Luftmenge Qa zueinander proportional sind, wird das
Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F des in dem Zylinder angesaugten
Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Luftansaughub im wesentlichen
konstant gehalten, wie dies in der Skizze von Figur 50D
dargestellt ist. Demgemäß kann der Zylinder mit dem Luft-
Brennstoff-Gemisch, das eine einheitliche Konzentration
aufweist, im Hinblick auf den Raum gefüllt werden. Dieser
Zustand ist für eine dauerhafte Verbrennung geeignet.
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Bei einem Magerverbrennungsmotor jedoch, der in einem
Magerbereich betrieben wird, in dem das Gemischverhältnis A/F
vergrößert wird, wird vorzugsweise eine Methode verwendet, bei
der ein verbrennungsermöglichendes Verhältnis A/F nur an die
Umgebung der Zündkerze geleitet wird, während die anderen
Bereiche ein mageres Gemischverhältnis A/F zugeleitet bekommen.
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Deshalb wird, wie dies in der Figur 51 dargestellt ist, ein
Signal F' mit einer im Verhältnis zu der Luftmenge Qa hohen
Frequenz, wie in der Skizze von Figur 51A dargestellt ist,
durch Umwandlung in dem letzten Abschnitt des Luftansaughubs
erzeugt, wie dies in der Skizze von Figur 51B dargestellt ist.
Die Brennstoffmenge Qf wird, wie dies in der Skizze von Figur
51C dargestellt ist, basierend auf dem Frequenzsignal F',
dargestellt in der Skizze von Figur 51B, verändert. Als Folge
darauf verändert sich das Gemischverhältnis A/F, wie dies in
der Skizze von Figur 51D dargestellt ist, in dem Luftansaughub,
basierend auf der Beziehung zwischen der Luftmenge Qa, wie
dargestellt in der Skizze von Figur 51A, und der
Brennstoffmenge Qf, wie dargestellt in der Skizze von Figur
51C.
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Gemäß des vorstehend genannten Verfahrens, weist die
Konzentration des Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Zylinder die
Verteilung auf, daß die Konzentration in der Umgebung der
Zündkerze hoch ist und in Richtung der unteren Seite abnimmt.
Kurz gesagt, wird eine Schichtstruktur des Luft-Brennstoff-
Gemischs erreicht, so daß eine magere Verbrennung erreicht
werden kann.
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Figur 52 zeigt ein Beispiel dafür, wie die Methode von Figur 51
erreicht wird. In der Figur 52 wird die in der Skizze von Figur
52A dargestellte Luftmenge Qa durch den Luftstromsensor (3)
ermittelt. Die Luftmenge Qa wird durch einen Kreis geleitet, um
der Luftmenge Qa eine Gewichtung im Verhältnis zu dem
Kurbelwinkel, dargestellt in der Skizze von Figur 52B, zu
geben, um somit ein Korrekturluftsignal zu bilden, wie dies in
der Skizze von Figur 52C dargestellt ist. Das in der Skizze von
Figur 52C dargestellte Signal ist klein, wenn Qa klein ist, und
das Signal ist groß, wenn Qa groß ist. Kurz gesagt, das Signal
ist proportional zu der Luftmenge Qa. Dann wird das
Korrekturluftsignal, wie es in der Skizze von Figur 52C
dargestellt ist, der V/F-Umwandlung unterzogen, um so ein
Signal F zu bilden, wie dies in der Skizze von Figur 52D
dargestellt ist. Das Frequenzsignal F wird dann wie bereits
vorstehend beschrieben worden ist korrigiert, zu einem
Frequenzsignal F' moduliert und dann dem Antriebskreis
zugeführt, um dadurch die Brennstoffmenge Qf zu bilden, die
sich so ändert, wie es in der Skizze von Figur 52E dargestellt
ist. Bei sinkender Luftmenge Qa, sinkt die Brennstoffmenge Qf.
Im Gegensatz dazu steigt die Brennstoffmenge Qf bei steigender
Luftmenge Qa.
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Figur 53 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung zur
Verwirklichung des vorstehend genannten Steuerverfahrens. Die
Figur 53 gleicht der Figur 5 in dem Aufbau des Luftstromsensors
(3), des V/F-Umwandlers (10), der Modulationsschaltung (13),
dem Antriebskreis (15) und dem Einspritzventil (4), mit der
Ausnahme, daß in Figur 53 zusätzlich eine Gewichtungsschaltung
(142) bereitgestellt ist. Bei der Gewichtungsschaltung (142)
handelt es sich um eine Schaltung zur Gewichtung der Ausgabe
des Sensors (3), wie dies in der Skizze von Figur 32B in bezug
auf den Kurbelwinkel dargestellt ist. Diese Schaltung kann
einfach gebildet werden, und zwar durch eine Sinuswellen-
Erzeugungsschaltung und eine Multipliziereinheit in bezug auf
den Kurbelwinkel.
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Erfindungsgemäß gerät die Konzentration des Luft-Brennstoff-
Gemischs in jedem Zylinder so einheitlich, daß eine dauerhaft
stabile Verbrennung bei jedem Takt erreicht werden kann.
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Das Gemischverhältnis in dem Zylinder nimmt zur Zeit der
Beschleunigung, bei gedrückter Beschleunigungsvorrichtung,
einen konstanten Wert an. Demgemäß kann eine Veränderung des
Drehmoments zur Zeit der Beschleunigung vermieden werden. Als
Folge darauf ensteht die Wirkung, daß Entlüftungs- und
Verdichtungserscheinungen nicht auftreten.