Anwendungsgebiet

Der Verbrennungskolbenmotor ist überall dort anwendbar, wo motorische Antriebsaggregate erforderlich sind. Er kann als Antrieb für Fahrzeuge, Kräne, Bagger u. dgl. dienen, bei denen das Antriebsaggregat für unterschied¬ liche Belastungen ausgelegt sein .muß und"Kraftstoffarten unterschiedlicher Spezifikation zur Verfügung stehen.

Stand der Technik

Ein Verbrennungskolbenmotor für die Verbrennung verschie- dener Kraftstoffarten, mit elektronisch steuerbaren Ein- und Auslaßventilen an einer elektronisch steuerbaren Ein¬ spritzvorrichtung ist bereits durch die DE-OS 26 12 961 und DE-OS 27 20 171 bekannt.

Diese vorbekannten elektronisch gesteuerten Verbrennungs- kolbenmotoren arbeiten mit einem geschlossenen Hydraulik¬ kreis, der funktional die bisher ^" bei Kolbenmotoren übli¬ chen Kurbelwellen ersetzt. Hierdurch wird der Einsatz einer weitgehend elektronischen Ablaufsteuerung unter de~ Gesichtspunkt der Minimierung der eingesetzten Zylinder- zahl und der teilweisen Rückgewinnung der Bremsenergie bei

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weitgehendem Ersatz eines Getriebes ermöglicht. Dieser be kannte Motor hat jedoch den Nachteil einer relativ aufwen digen Hydraulik, die vor allem beim Bau von Motoren klei¬ ner Leistungen und großer Stückzahl wie z.B. Fahrzeugmo- toren die Produktion durch die Verwendung von hydrauli¬ schen Komponenten verteuert. Ferner ist diesem Motor bei höheren Hub- oder Drehzahlen eine Grenze gesetzt, da der Wirkungsgrad mit höherer Flußgeschwindigkeit im Hydraulik fluid aufgrund der inneren Reibung abnimmt.

Ferner ist ein Verbrennungskolbenmotor bekannt geworden, bei dem der gesamte Nockenwellenmechanismus eines Vier¬ takt-Ottomotors durch einen Mikroprozessor gesteuerten Ven tilantrieb ersetzt worden ist. Bei diesem Verbrennungskol¬ benmotor besteht zwar der Vorteil einer elektroni-?ch ge- steuerten Ventilsteuerung, er besitzt jedoch immer noch den entscheidenden Nachteil, an eine aufwendige Kurbel¬ welle mit Mehrzylinderanordnung gebunden zu sein. Durch diesen Kurbelwellenkreis und der damit verbundenen Fest¬ legung auf einen oberen und unteren Totpunkt ist eine ver- anderliche Kompression und die damit verbundene gemischte Betriebsweise Otto- oder Dieselbetrieb und somit Vielstoff fähigkeit im gleichen Motor nicht möglich. Ferner bietet dieser bekannte Motor nicht die Möglichkeit des weitge¬ henden Entfallens des Getriebes und der Kupplung mit einem Bremsenergierückgewinnungsspeicher.

Aufgabe, ^" Lösung, ^' Vorteile

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen elektronisch gesteuerten Verbrennungskolbenmotor zu schaffen, der aufgrund technologisch einfacher Gestaltung auch bei kleinen Leistungen wirtschaftlich zu produzieren ist und einen gegenüber bekannten gattungsgemäßen Verbren¬ nungskolbenmotoren besseren Wirkungsgrad auch bei großem

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Hub und hohen Drehzahlen aufweist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch einen Verbrennungskolbenmotor mit mindestens einem ArbeitsZylin¬ der, an dem kopfseitig ein elektronisch steuerbares Ein- laßventil und eine elektronisch steuerbare Zündeinrichtung angeordnet und in dem ein mit einer kompressionsdruck- speichernden Einrichtung in Wirkverbinduήg stehender Kol¬ ben befindlich ist, dessen mit einer Halteeinrichtung fest¬ stellbare Kolbenstange mittels Kraftübertragungsmitteln mit einer Abtriebswelle verbunden ist, einem Temperaturge¬ ber für die Zylindertemperatur und einem Kolbenstellungs¬ geber, und einer programmierbaren elektronischen Regel- und Steuereinrichtung mit Anzeigeeinheit, die mit dem Tem¬ peraturgeber, dem Kolbenstellungsgeber, über eine elektri- sehe Leistungsschalteinrichtung mit der elektronisch steuer¬ baren Brennstoffeinlaßeinrichtung und dem elektronisch steuerbaren Einlaßventi-1 in Wirkverbindung steht.

Die Einbeziehung des elektromechanischen Arbeitskreises be¬ wirkt Vorteile wie Minimierung der Zylinderzahl, variable Kompression, gemischter Diesel- oder ^" Ottobetrieb, Wegfall der Kurbelwelle und der damit verbundenen mechanischen Ventilsteuerung, teilweise Rückgewinnung der Bremsenergie, weitgehender Wegfall eines Getriebes usw., wie es bereits vom elektronisch gesteuerten Verbrennungsmotor mit hydrau— lischem Arbeitskreis bekannt ist. Der nach einem besonde¬ ren Merkmal der Erfindung vorgesehene Ersatz der aufwen¬ digen Kurbelwelle mit Pleuel, Pleuellagern durch eine ein¬ fache starr geführte Zahnstange mit Abtriebsritzeln erhöht die Lebensdauer des Verbrennungskolbenmotors und ermöglicht eine Vielzahl von räumlich unterschiedlichen Anordnungen der Arbeitszylinder.

Neben der Vielstoffähigkeit beim Einsatz von flüssigen Kraftstoffen ermöglicht der erfindungsge äße Verbrennungs-

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kolbenmotor auch den Einsatz von gasförmigen Brennstoffen als Antriebsmittel.

^' Ausgestaltungen der Erfindung

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeipiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Arbeitszylinder des erfiπdungsgemäßen Verbrennungskolbenmotors mit zugehörigen elektromechanisehen Einrichtungen in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 eine weitere Darstellung des ArbeitsZylin¬ ders nach Fig. 1 im Ausschnitt mit Kraft¬ übertragungseinrichtungen in einer Schema- tischen Seitenansicht,

Fig. 3 einen Zweizylinder-Verbrennungskolbenmotor in einer Ansicht von unten im Schnitt,

Fig. 4a einen Freilauf für die Abtriebswelle in einer Seitenansicht im Schnitt, Flg. 4b die Ausbildung des SchmierSystems für die

Kolben/Zylinderanordnung,

Fig. 5 einen Schaltplan der elektrischen Einrich¬ tung für den Verbrennungskolbenmotor,

Fig. 6a den Schaltplan eines Kolbenstellungsgebers und eines Temperaturgebers,

Fig. 6b die Verbindung von Zündspule und Zündver¬ stärker in einer schematischen Ansicht,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der elektronischen Steuer einheit,

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Fig. 8 das Schaltbild einer mehrstelligen Anzeige¬ einheit,

Fig. 9 das Schaltbild eines mit dem Kolbenstellungs¬ geber und Temperaturgeber verwendeten Analog- Digital-Wandlers, .

Fig. 10 das Schaltbild eines der elektronischen

Steuereinheit zugeordneten Mikroprozessors,

Fig. 11 das Flußdiagramm des Motor-Startprogramms,

Fig. 12 das Flußdiagramm des Motor-Kompressions- Programms,

Fig. 13 das Flußdiagramm des Motor-Arbeitshubprogramms,

Fig. 14 eine Ausbildung eines mechanischen Federspei¬ chers zur Aufnahme von Bremsenergie in einer schematischen Ansicht, Fig. 15 eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen

Verbrennungskolbenmotors mit einer kombinier¬ ten hydraulischen Feder-Bremsenergiespeicher- anordnung in einer schematischen Seitenansicht.

In Fig. 1 ist der Aufbau des Verbrennungsteiles und der Elektromechanik des erfindungsgemäßen Verbrennungskolben- ' motors schematisch am Beispiel eines ArbeitsZylinders 1 mit Kolben 9 dargestellt. Hierbei ist die mechanisch sehr ein¬ fache Form eines direkt einspritzenden Verbrennungskolben¬ motors mit Gleichstromspülung (Fremdspülung) durch das Ge- blase 31 durch das Einlaßventil 5 und den Auslaßschlitz 2a gewählt. Es ist jedoch für diesen Motor auch der Einsatz von Ein- und Auslaßventilen sowie der Einsatz einer Ver¬ gaseranlage anstelle der elektronischen Einspritzeinrich¬ tung 4 möglich. Dennoch stellt der direkt einspritzende Verbrennungskolbenmotor mit Einlaßventil 5 und Ausla߬ schlitzen 2a eine mechanisch sehr einfache Form eines Ver- brennungskolbenmotors 10 mit gutem Wirkungsgrad dar.

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Der Verbrennungskolbenmotor 10.besteht aus einem oder meh reren Zylindern 1, 1a mit elektronisch steuerbaren Einlaß ventilen 5, elektronischen Brennstoffeinlaßeinrichtungen elektronischen Zündeinrichtungen 6 und Temperaturgebern 3 für die Z linderwandungstemperatur. Der Zylinder 1 sitzt oberhalb der unteren Stellung des in ihm befindlichen be¬ weglichen Kolbens 9 freiliegende Auslaßschlitze 2a. Der Kolben 9 ist auf seiner Unterseite gegen eine auf der Zylinderunterseite 8 angeordnete Kompressionsfeder 7 abge stützt, die zur Aufnahme der für den Kompressionshub not¬ wendigen Kompressionsenergie dient. Der mit dem Kolben 9 starr verbundene Kolbenschaft 12 ist beidseitig als Zahn¬ stange 12a ausgebildet und wird zwischen Abtriebsritzeln 14 geführt. Am unteren Endabschnitt des Kolbenschaftes 12 befindet sich das Joch 17 für den Hubmagneten 18. Dieser hat bei Einschaltung die Aufgabe, den Kolben 9 gegen Druc der Kompressionsfeder 7 in der unteren Position zu halten Ein Sperrmagnet 22 dient dazu, bei Abschaltung des Ver- brennungskolbenmotors 1O den Kolben 9 ständig gegen den Druck der Kompressionsfeder 7 zu halten. Ferner ist in Fig. 1 schematisch das für die Fremdspülung eingesetzte elektromotorische Luftgebläse 31 und die elektrisch be- _ triebene Einspritzpumpe 41 dargestellt.

Wie in Fig. 2 abgebildet, stehen mit dem als Zahnstange 12a ausgebildeten Kolbenschaft 12 Zahnräder 23 in Verbin¬ dung, von denen eines mit dem elektrischen Motor/Genera¬ tor 24 und das andere Zahnrad als Abtriebsritzel 14 mit der Abtriebswelle 15 verbunden ist.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch das Gehäuse eines Ver brennungskolbenmotors 10a mit zwei Zylindern 1 , 1a darge¬ stellt. Die obtriebswelle 15 und die Antriebswelle 42 ste hen mit den in den ArbeitsZylindern 1, 1a befindlichen Kolben 9 in WirkVerbindu g. Für jeden der beiden Arbeits¬ zylinder 1, 1a ist je ein in einem gemeinsamen Gehäuse

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angeordneter elektrischer Motor/Generator 24 vorgesehen, der aufgrund einer wechselweise arbeitenden, hier nicht näher dargestellten Leistungsschalterelektronik als Star¬ termotor zur Bewegung des Kolbens 9 in die Kompressions- Stellung oder als Generator beim Arbeitshub des Motors 10, 10a eingesetzt werden kann. Zwei auf der Abtriebswelle 15, 15a den jeweiligen ArbeitsZylindern 1, 1a zugeordnete Frei¬ läufe 16, 16a ermöglichen die Mitnahme der Abtriebswelle 15, 15a bei eintretendem Arbeitshub und geben die Abtriebs- welle 15, 15a bei gegenläufiger Kompressionsbewegung frei.

Ein Beispiel eines mit der Abtriebswelle 15, 15a in Wirk¬ verbindung stehenden Freilaufes 16, 16a ist in Fig. 4a anhand eines mechanischen Kle mrollenfreilaufs 43 darge¬ stellt. Bei diesem Klemmrollenfreilauf 43 sind die Klemm- rollen 44 federgeführt zwischen der Abtriebswelle 15, 15a und dem Abtriebsaußenzylinder 45 angeordnet.

Eine vorteilhafte Ausbildung des DruckölschmierSystems ist in Fig. 4b dargestellt, bei der seitlich in den Zylinder¬ wänden 2 eingelassene ölschmiernuten 46 in Verbindung mit einer Druckölleitung 27 stehen und eine in dem unteren Teil des Kolbens 9 ausgebildete Ringschmiernut 29 mit Drucköl versorgen.

In Fig. 5 ist der elektronische Teil des elektronisch ge¬ steuerten Verbrennungskolbenmotors 10, 10a mit elektro- mechanischem Arbeitskreis dargestellt. Er besteht im we¬ sentlichen aus einem Schaltverstärker 32 für die Magnet— Wicklungen der Steuerventile 5 und Hubmagneten 5a, 4a, 22a, 18, 30a der Zylinder 1, 1a, der von der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 mit den Betätigungsbefeh- len für die betreffenden Steuerteile versorgt wird.

Ferner ist ein Leistungsschalter 25 vorhanden, der seiner¬ seits die Umschaltung der elektrischen Motor/Generatoren

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24 für Zylinder 1, 1a vom Generator auf Motorbetrieb und umgekehrt bewirkt. Der Leistungsschalter 25 schaltet wei¬ terhin die Elektromotoren für das Gebläse 31 , die ölpumpe 30 und die Einspritzpumpe 41 ein oder aus. Dies geschieht durch von der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 herrührenden Steuerbefehlen. Die hier verwendeten Mo¬ tor/Generatoren 24 können beispielsweise Gleichstromaggre¬ gate sein, die entweder von einer gemeinsamen Starter¬ batterie 46 betrieben werden oder aber diese aufladen. Die Motoren für das Gebläse 31 , die ölpumpe 30 und die Ein spritzpumpe 41 können ebenfalls als Gleichstrommotoren aus geführt sein.

In Fig. 6 ist der Kolbenstellungsgeber 34, der Temperatur¬ geber und die Zündeinrichtung 6 dargestellt. Der Kolben- stellungsgeber 34 und der Temperaturgeber 3 werden von einem Trägerfrequenz-Generator 35 mit Wechselspannung be¬ trieben. Ihre Signale werden analog gemessen und über eine Analog-Digitalwandler 36 an die elektronische Regel- und Steuereinrichtung 20 weitergeleitet. Als Kolbenstellungs- geber 34 wird hierbei die Wicklung des Hubmagneten 18 im Rahmen einer induktiven Wechselstrommeßbrücke eingesetzt. Der Zündverstärker 6a empfängt von der elektronischen Re¬ gel- und Steuereinrichtung 20 ausgehend die Zündimpulse, verstärkt diese, leitet sie über die Zündspule 6b an die Zündkerze 6c des jeweiligen Zylinders 1, 1a.

Die elektronische Regel- und Steuereinrichtung 20 kann aus einem Mikroprozessor 20a gebildet sein (Fig. 7) . Sie wird über einen Startschalter 37 ein- oder ausgeschaltet und steuert alle für den Betrieb des Verbrennungskolbenmotors 10, 10a wesentlichen Funktionen für die Arbeitszylinder 1, 1a. Ein Betriebsartenschalter 47 ermöglicht hierbei die Wahl verschiedener Beschleunigungsfunktionen sowie die Angabe über den eingesetzten Kraftstoff und die ge¬ wünschte Betriebsart, beispielsweise Otto- oder Diesel- betrieb. Der Mikroprozessor 20a steht hierbei mit einer

Anzeigeeinheit 51 in Verbindung, die neben den Eingabe¬ daten über die gewünschte Beschleunigung, Kraftstoffart und Diesel- oder Ottobetrieb, die vom Hub- oder Drehzahl¬ geber 49 vorgegebenen Solldreh- oder Sollhubzahlen anzeigt. Ferner werden zusätzliche Daten wie zeitlich verbrauchte Kraftstoffmenge und bei Einsatz des Verbrennungskolbenmo¬ tors 10 in Fahrzeugen erreichte Fahrgeschwindigkeit, Dreh¬ moment, Motortemperatur und/oder öltemperatur durch l- temperaturgeber 50 zur Anzeige gebracht. Weitere Informa- tionen wie z.B. Kraftstoffvorrat, Ölverbrauch bzw. ölvor- rat und evtl. Wartungsdaten können ebenfalls dargestellt werden. Ein Lagesensor 48 informiert den Mikroprozessor 20a bei Fahrzeugeinsatz darüber, ob sich das Fahrzeug in horizontaler, Berg- oder Tallage befindet. Daraus resul- tierend wird es ermöglicht, ein optimales Anfahrmoment zu bestimmen. Der Zündverstärker 6a, der Leistungsschal¬ ter 25 und der Schaltverstärker 32 werden bei Betrieb mit den adressierten Steuersignalen des Mikroprozessors 20a versorgt. Diese Einheiten sind jeweils einem Arbeitszylinr der 1, 1a zugeordnet.

In Fig. 8 ist als Beispiel ein Schaltbild für die mit den Mikroprozessor 20a in Wirkverbindung stehende mehrstellige Anzeigeeinheit 51 dargestellt. Die von dem Mikroprozessor 20a stammenden adressierten Anzeigesignale werden hierbei von integrierten Dekoderbausteinen, z.B. vom Typ 9368 de¬ kodiert und sog. Sieben-Segmentanzeigen, z.B. vom Typ HA 1143 zugeleitet. Die Anzeigeeinheit 51 arbeitet direkt am Datenbus des Mikroprozessors 20a. Ein hier nicht näher dargestellter Adressdekoder gibt bei richtiger Adressie- rung den Dateninhalt des Datenbusses des Mikroprozessors 20 an die Anzeigeeinheit 51 weiter. Mit der vorliegenden Anzeigeeinheit 51 können Wortlängen bis zu 16 Bit darge¬ stellt werden. Die Eingänge der Anzeigeeinheit 51 beste¬ hen aus invertierbaren Hexpuffern, die den Datenbus nicht belasten. Die Ausgänge der Hexpuffer führen direkt auf

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die Binär-Hex-Dekoderbausteine des Typs 9368, die die Um¬ setzung des Digitalkods auf den Anzeigekode der nachge¬ schalteten Hexadezimal LED-Anzeigen vom Typ HA 1143 vor¬ nehmen. Somit kann der Dateninhalt des Datenbusses des Mikroprozessors 20a durch Sieben-Segmentziffernanzeigen dargestellt werden.

In Fig. 9 ist das Schaltbild ^" eines der im Kolbenstellungs¬ geber 34 oder im Temperaturgeber 3 eingesetzten Analog- Digitalwandlers 36 dargestellt. Dieser Analog-Digitalwand- 1er 36 ist vom Typ AD 363. Er besteht aus einem analogen Eingangsteil sowie aus dem Umsetzerteil. Sein digitales Ausgangssignal ist auf den Mikroprozessor 20a geschaltet. Die analogen Eingangssignale werden über die hoch- oder niederohmigen Eingänge auf den Multiplexer des Analog- Eingangsteils geschaltet. Dieser fragt die Signalpegel an den Eingängen ab und speichert die Werte im Zwischen¬ speicher oder gibt diese über die Schalteinheit an den nachgeschalteten Verstärker. Der Gleichstrom-Analogausgang des Verstärkers geht auf den eigentlichen AD-Konverter. Parallel hierzu gibt das Signal am Komparator., dej: die VergleichsSpannung für den Umsetzvorgang im AD-Wandler 36 liefert. Ausgehend vom Ausgang des AD-Konverters geht das digitalisierte Signal auf ein Register, von dem aus es für den Datenbus des Mikroprozessors 20a bereitgestellt werden kann.

Der innere Aufbau des in der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 verwendeten Mikroprozessors 20a ist in Fig. 10 dargestellt. Der Mikroprozessor 20a ist vom Typ 8080. Er steht über einen Zweiweg-Datenbus 52 als Interface mit den nachgeschalteten Einheiten in Ver¬ bindung. Für die Adressierung ist ein Adreßbus 53 einge¬ setzt. Ein interner 8 Bit Datenbus 56 übernimmt den Daten— verkehr zwischen den einzelnen Komponenten wie z.B. Re¬ gistern 58 und Akkumulatoren 60, arithmetischer Rechner- einheit 59 usw. Der gesamte periphere Datenverkehr wird

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über den Zweiwege-Datenbus 52 abgewickelt. Der Datenbus wird zyklisch von der Zeit- und Steuereinheit 54 gesteuert und hängt über den Datenbus-Puffer 55 und Verriegelung am internen Datenbus 56 des Mikroprozessors 20a. Der zugehöri- ge Adreßbus 53 wird für die periphere Adressierung vom

Adreßpuffer 57 von der Zeit- und Steuereinheit 54 über die Adreßverriegelung betrieben. Das Kernstück des Mikroprozes¬ sors 20 bildet die Zeit- und Steuereinheit 54, die die arithmetische Rechnereinheit 59, den dezimalen Abgleich 61, den Speicher und die Registeranordnung zyklisch steuert.

Die intern abgespeicherte Befehlsstruktur des Mikroprozes¬ sors 20a ist in der Registeranordnung festgelegt und abge¬ speichert. Die arithmetische Rechnereinheit 59 arbeitet über den Akkumulator 60 als Zwischenspeicher über den in- ternen Datenbus 56 mit _. der Registeranordnung zusammen. Aus der Registeranordnung empfängt sie die Programmablaufstruk¬ tur und bearbeitet die vorliegenden Arbeitsbefehle.

Die in dem Mikroprozessor 20a abgespeicherten Programmab¬ läufe sind in den Flußdiagrammen gemäß den Fig. 11 und 13 dargestellt. Der Programmablauf gliedert sich in die drei Teilprogramme Motor-Startprogramm, Motor-Kompressionspro¬ gramm und Motor-Arbeitshubprogramm. Die Programme sind hierbei so aufgebaut, daß sie zyklisch nach den Eingabeda¬ ten und Vorgabewerten den Arbeitsablauf der Arbeitszylin- der 1, 1a aufeinander abstimmen und Motorleistung _. sowie Hub- oder Drehzahl auf die gewünschten Solldaten hin¬ steuern.

Ein zur Aufnahme von Bremsenergie beim Einsatz des Verbren¬ nungskolbenmotors 10, 10a im Fahrzeugbetrieb zu verwenden- der mechanischer Federspeicher 70 ist in Fig. 14 darge¬ stellt. Dieser Federspeicher 70 steht über eine spezielle Kupplungsanordnung mit der Antriebswelle 42 in Verbindung und wird beim Bremsvorgang zur Aufnahme von Bremsenergie über die elektronische Regel- und Steuereinrichtung 20 einerseits oder zur Abgabe von Beschleunigungsenergie an-

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dererseits eingesetzt. Weiterhin ist es möglich, alterna¬ tiv über eine hydraulische Kupplung den in der DE-OS 27 20 171 dargestellten hydraulischen Speicher für Brems¬ energierückgewinnung in Verbindung mit dem Verbrennungs- kolbenmotor 10, 10a zu betreiben.

Im folgenden wird anhand einer Ablaufbeschreibung darge¬ stellt, wie der elektronisch gesteuerte Verbrennungskolben motor 10, 10a mit elektromechanischem Arbeitskreis inner¬ halb der verschiedenen Ablaufphasen arbeitet und mit Hilfe der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 mit optimalem Wirkungsgrad koordiniert und gesteuert wird.

Im Speicher des Mikroprozessors 20a der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 sind die vorgegebenen Betriebsdaten festgelegt. Diese Betriebsdaten bestehen aus den tabellarisch aufgespeicherten Werten für ver¬ schiedene Drehzahl-Drehmomentcharakteristiken und den zugehörigen KraftstoffVerbrauchsmengen. Diese Werte ent¬ sprechen mehreren vorgegebenen Kurven, die einerseits dem jeweils höchsten Leistungsverhalten, also somit dem höch- sten Beschleunigungsverhalten entsprechen und daher die oberste Leistungs- und Kraftstoffverbrauchsgrenze darstel¬ len. Andererseits entspricht die unterste Kurve einem mäßi¬ gen Beschleunigungsverhalten bei minimiertem Kraftstoffver¬ brauch. Weitere Parameter für die Aufbereitung des Kraft- stoffgemisches und die Sicherung der Anlaufzündwilligkeit sind die öl- und Zylinderwandtemperatur, die über die ent¬ sprechenden Sensoren der öltemperaturgeber 50 und Tempera— turgeber 3 die Gemischbildung des kalten und des betriebs— warmen Motors optimieren. Im Fahrzeugeinsatz informiert ein elektronischer Lagesensor 48 über die notwendigen Min— destanfahrmomente bei Berg-, Tal- oder Horizontalfahrt. Ein Betriebsartenwahlschalter 47 informiert den Mikropro¬ zessor 20a über die Betriebsart Otto- oder Dieselbetrieb sowie über die Art des eingesetzten Kraftstoffes. Der Hub—

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oder Drehzahlgeber 49 dient hierbei als Sollvorgabe für die im Betrieb zu erreichende Drehzahl. Er kann jedoch im Fahrzeugbetrieb auch als Fahrgeschwindigkeitsgeber eingesetzt werden.

Der elektronisch gesteuerte Verbrennungskolbenmotor 10, 10a ist durch die Möglichkeit, ohne Getriebe -unter Last anzu¬ fahren, in der Lage, auf die beim Kurbelwellenaggregat not¬ wendige Leerlaufdrehzahl zu verzichten. Nach Einschalten des Startschalters 37 ist der Verbrennungskolbenmotor 10, 10a betriebsbereit geschaltet. Hierzu werden gemäß Start¬ programm nach Fig. 11 das Gebläse 31, die Ölpumpe 30 und die Einspritzeinrichtung 6 eingeschaltet. Ferner wird der Sperrmagnet 22 und der Hubmagnet 18 eingeschaltet und in Haltestellung gebracht. Sollte sich.aus bestimmten Gründen, z.B. nicht erfolgter vorhergehender Zündung der Kolben 9 nicht in der unteren Stellung befinden, wird er durch Ein¬ schalten des elektrischen Motor/Generators 24 und des Hubmagneten 18 in die untere Position gebracht. Nunmehr kann in dem Verbrennungskolbenmotor 10, 10a das Kompres- sionsprogramm gemäß Fig. 12 ablaufen.

Mit der Einschaltung des Ventilmagneten 5a wird das zuge¬ hörige Einsatzventil 5 geöffnet und der Zylinderraum wird mit Frischluft durchspült. Aus den Vorgabewerten des Spei¬ chers des Mikroprozessors 20a wird ausgehend vom vorgege- benen Drehmoment sowie der Motortemperatur und der Lade- luftmenge, die aus Ladedruck und verfügbarem Zylindervo¬ lumen bestimmt wird, die notwendige Einspritzmenge er¬ mittelt und der Ei spritzzeitpunkt festgelegt. Aus der vorgegebenen Betriebszeit - Otto- oder Dieselbetrieb - wird der Einsatzzeitpunkt der Fremd- oder Eigenzündung ermittelt. Die hierdurch ermittelten Werte werden durch Speicherausgabe zur Verfügung gestellt. Durch Einschal¬ ten des Druckölventils 0 wird über die Druckölpumpe 30 die Ringschmiernut 29 des Kolbens 9 mit Schmieröl versorgt.

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Mit dem Abschalten des Hubmagneten 18 und des Druckölven- tils 0 beginnt der eigentliche Kompressionsvorgang. Dies geschieht dadurch, daß die in der Kompressionsfeder 7 ge¬ speicherte Energie den Kolben 9 in die Kompressionsstel- lung bringt. Der Hubmagnet 18, der gleichzeitig mit seine Wicklung als Kolbenstellungsgeber 34 in eine Wheatston'- sche Wechselstrommeßbrücke geschaltet ist, dient hierbei als Kolbenstellungsmeßsensor. Dieser verändert seinen Wechselstromwiderstand in Abhängigkeit der von der Kolben Stellung abhängigen Luftspaltgröße zwischen Magnetkern un Joch und erzeugt somit eine veränderliche Wechselspannung Zu jeder Kolbenstellung gehört eine entsprechende Höhe de Eingangswechselspannung am Verstärker und Analog-Digital- wandler 36 nach Fig. 6. Somit ist der Mikroprozessor 20a der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 in der Lage, während des Kompressionsvorganges und des Arbeits¬ hubes die Bewegung des Kolbens 9 im Zylinder 1 , 1a zu er¬ fassen. Es können hier jedoch auch andere Kolbenwegerfas¬ sungsverfahren wie z.B. Gleichstromwiderstandsmessung, magnetische, optische oder hochfrequente Abstandsmeßver¬ fahren alternativ verwendet werden.

Der Mikroprozessor 20a ist seinerseits nunmehr in der Lag den richtigen EinspritzZeitpunkt und den optimalen Zünd¬ zeitpunkt entsprechend den Vorgabedaten zu bestimmen. Dies geschieht durch Einschalten und Abschalten des Ein- spritzventils 4a sowie der Zündeinrichtung 6 bei Fremdzün¬ dung. Ob der Verbrennungskolbenmotor 10, 10a gezündet hat und den Arbeitshub beginnt, erkennt die elektronische Re¬ gel- und Steuereinrichtung 20 an der Umkehrung des Bewe- gungsvorganges des Kolbens 9 für den Kolbenstellungsgeber 34. Sollte keine Zündung erreicht werden, so kann der elektronische Motor/Generator 24. gemäß Fig. 2 den Kolben 9 in die Startstellung zurückbringen, von wo aus ein erneu¬ ter Start- und Kompressionsvorgang erfolgen kann. Der Be- ginn des Arbeitshubes, gekennzeichnet durch die Umkehrung der Kolbenbewegung nach der Zündung, dient gleichzeitj_-i_-»-_

für die Bestimmung des Startvorganges für den weiteren Zylinder 1a, dessen Arbeitshubbeginn wieder im Anschluß hieran das Arbeitshubprogramm für den ersten Zylinder aus¬ löst. Auf diese Weise arbeiten beide Zylinder 1, 1a durch den Programmablauf des Mikroprozessors 20a der elektroni¬ schen Regel- und Steuereinrichtung 20 miteinarider auf die gleiche Abtriebswelle 42. Es ist auch denkbar, zur Lei¬ stungssteigerung weitere Zylinder in diesem Programmablauf entweder parallel oder nacheinander zu verknüpfen. Als letzter Schritt des Arbeitshubprogramms ist das automatisch erfolgende Auslassen der heißen Abgase durch die Ausla߬ schlitze 14 vorgesehen.

Sollte im Fahrzeugeinsatz des elektronisch gesteuerten Verbrennungskolbenmotors 10, 10a der Bremsenergiespei- eher 39 gemäß Fig. 14 eingesetzt werden, wird dieser durch eine spezielle Kupplung 71 mit der Antriebswelle 42 beim ' Bremsvorgang verbunden. Die elektronische Regel- und Steuereinrichtung 20 benötigt in diesem Falle ein.Signal vom Bremspedal, welches die Einleitung des Bremsvorganges mitteilt. Sie veranlaßt sodann das Einkuppeln des Feder¬ speichers 70. Der Federspeicher 70 besitzt eine elektro¬ nische Meßeinrichtung, die der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 angibt, wieviel Bremsenergie im Feder¬ speicher 70 zur Verfügung steht. Im Falle der Beschleuni- gung wird der Federspeicher 70 sodann ebenfalls mit der

Antriebswelle 42 durch die Kupplung 71 und die elektroni¬ sche Regel- und Steuereinrichtung 20 verbunden, so daß die gespeicherte Energie an die Antriebswelle 42 abgegeben werden kann. Der Federspeieher 70 besitzt eine elektromag- netisch betätigbare Sperre 72, so daß die gespeicherte .

Energie beliebig lange erhalten bleiben kann. Diese Sperre 72 wird von der elektronischen Regel- und Steuereinrich¬ tung 20 bei Bedarf freigegeben.

Die spezifische Wirkungsweise der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20 gemäß Fig. 7 und 10 in Verbindung

mit dem Leistungsschalter 25 und dem Schaltverstärker 32 gemäß Fig. 5 ist wie folgt. Der in Fig. 10 dargestellte handelsübliche Mikroprozessor 20a ist eine Einheit, die eine Wortlänge von 8 Bit benutzt. Die Registeranordnung 58 stellt dabei den internen Speicher des Mikroprozessors 20a dar. Ein externer PROM-Speicher dient als Programm¬ speicher 62 des Mikroprozessors 20a. Die arithmetische Logikeinheit 59 ist der eigentliche Rechnerteil und die Zeit- und Steuereinheit 54 stellt die Zeitbasis und die Ablaufsteuerung dar. Der Zweirichtungs-Datenbus 52 sowie der Adreßbus 53 sind die Schnittstellen zu den peripheren Einheiten wie z.B. Schaltverstärker 32, Leistungsschalter 25 und Programmspeicher 62. Über diesen Datenbus 53 wer¬ den alle Eingabedaten adressiert, abgefragt und in die Register 58 eingelesen. Die Analog/Digitalwandler 36 gemäß Fig. 6, 7, 9 und der Lagesensor 48 arbeiten direkt auf diesen Datenbus 53. Ferner werden von hier die Anzei¬ geeinheit 51 gemäß Fig. 7 und 8 sowie auch der Zündver¬ stärker 6a gemäß Fig. 7 angesteuert. Die als Flußdiagramme in den Fig. '11, 12 und 13 dargestellten A lau programme werden mit Hilfe des mikroprozessoreigenen Mikroprogramms und der damit verbundenen Befehlsstruktur in den Programm- Speicher 61 des Mikroprozessors 20a eingegeben und ermög¬ lichen somit die direkte Umsetzung des Ablaufsteuerpro- grammes für den elektronisch gesteuerten Verbrennungskol¬ benmotor 10, 10a in die zugehörigen Steuersignale der elektronischen Regel- und Steuereinrichtung 20, wie in der Fig. 7 dargestellt. Der Schaltverstärker 32 hat hierbei die Aufgabe, die von dem Mikroprozessor 20a über den Daten bus 56 herkommenden adressierten digitalen Steuerbefehle zu dekodieren und in entsprechende Gleichstromschaltsig¬ nale für die Magnetwicklungen 5a, 4a, 22a, 18, 30a der Zylindersteuerung umzusetzen. Der Leistungsschalter 25 nach Fig. 5 und 7 dient dazu, die von dem Mikroprozessor 20a über den Datenbus 56 ausgehenden adressierten Steuer¬ signale ebenfalls zu dekodieren und in die Ein-, Aus- o e-r Umschaltsignale für die Motoren/Generatoren 24 und die

Motoren für das Gebläse 31 , die ölpumpe 30 und die Ein¬ spritzpumpe 33 umzusetzen.

In Fig. 15 ist eine als kombinierte hydraulische Feder- und Bremsenergie-Speicheranordnung 75 ausgebildete Eiή- richtung zur Bereitstellung der für einen Kompressions¬ hub erforderlichen Kompressionsenergie dargestellt. An dem dem Kolben 9 abgewandten Endabschnitt der Kolbenstan¬ ge 12 ist ein weiterer Kolben ^' 77 ausgebildet, der in einem unteren Hydraulikzylinder 76 verschieblich gelagert ist. Der Hydraulikzylinder 76 steht mit einem Hydraulikkreis 91 in Wirkverbindung, dessen Hydraulikfluid 90 regelbar mit Druck beaufschlagbar ist. Der Hydraulikkreis 91 be¬ steht aus einem Druckspeicher 83, in dem Hydraulikfluid 9.0 gegen eine Membran 89 drückbar ist, einem Vorratsspei- eher 82 und einer ölpumpe 78. Leitungen 88, 89 verbinden den Druckspeicher 83 und den Vorratsspeicher 82 mit dem Hydraulikzylinder 76. In dem Hydraulikkreis sind Ventile 79, 81, 85, 86 sowie in dem Druckspeicher 83 ein Druck¬ sensor 84 vorgesehen, die mit der Regel- und Steuerein- richtung 20 bzw. dem Mikroprozessor 20a in Wirkverbindung stehen. Zwischen dem Vorratsspeicher 82 und dem Druck- εpeicher 83 ist eine Zahnradpumpe 78 angeordnet, zu der parallel ein Beipaß 80 geschaltet ist. Die Zahnradpumpe

78 ist mit der Abtriebswelle 42 des Motors verbunden.

Die Rückgewinnung von Kompressionsenergie aus dem Brems¬ vorgang erfolgt mittels der Zahnradpumpe 78. Das Ventil

79 wird durch die Regel- und Steuereinrichtung 20 oder

^■ den Mikroprozessor 20a geschlossen, so daß der Beipaß 80 für den Fahrbetrieb außer Funktion ist. Das Ventil 81 wird geöffnet und die Zahnradpumpe 78 pumpt aus dem Vorratsspei¬ cher 82 gegen den Druckspeicher 83 Hydraulikfluid 90. Der in dem Druckspeicher 83 befindliche mit der Regel- und Steuereinrichtung 82 bzw. dem Mikroprozessor 20a in Wirk¬ verbindung stehende Drucksensor 84 ermittelt hierbei den notwendigen ^' Speicherminimal- und -maximaldruck und setzt

die Zahnradpumpe 78 bei Druckunterschreitung entweder während eines Bremsvorganges oder während des normalen Motorbetriebes in Funktion. Soll aus dem Druckspeicher 83 Energie für den Komp essionsvorgang entnommen werden, so wird das Ventil 85 geöffnet und das Hydraulikfluid 90 drückt den Kolben 77 in dem unteren Hydraulikzylinder 76 nach oben, so daß der Kolben 9 in die Kompressionsstel- lung gelangt. Beim Arbeitshub wird umgekehrt das Ventil 85 geschlossen und das Hydraulikfluid 90 über das zu öffnende Ventil 86 in den Vorratsspeicher 82 rückgeführt. Mittels, dieser kombinierten hydraulischen Feder- und Brems energie-Speicheranordnung 75 ist es möglich, zurückgewonne ne Bremsenergie über den Kompressionsvorgang einzusetzen, so daß diese Kompressionsenergie dann nicht dem Arbeits- hub entnommen werden muß. Steht keine Bremsenergie zur

Verfügung, so wird die Kompressionsenergie über die Zahn¬ radpumpe 78 wie auch bei der beschriebenen mechanischen Kompressionsfeder 7 aus dem Arbeitshub zurückgewonnen.