AT516758B1

AT516758B1 - A method of operating a throttle-controllable two-stroke gasoline engine

Info

Publication number: AT516758B1
Application number: ATA50489/2015A
Authority: AT
Original assignee: Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik mbH
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-08-15
Also published as: AT516758A4; DE112016002694A5; WO2016201467A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder angegeben, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen Menge unmittelbar eingespritzt wird. Um bei einer Motorentlastung die Drehzahl zu stabilisieren, wird vorgeschlagen, dass während einer Motorentlastung beim Überschreiten eines bei einer Motorbelastung von der Drosselklappenstellung bestimmten Drehzahlbereichs der Kraftstoff in jedem zweiten Arbeitszyklus zur Bildung eines fetten Luft- Kraftstoffgemischs in einer größeren Menge in den Zylinder eingespritzt wird.The invention relates to a method for operating a throttle-controllable two-stroke gasoline engine having at least one cylinder, is injected directly into the fuel in a dependent on the speed and the throttle position. In order to stabilize the engine speed at an engine relief, it is proposed that during an engine discharge when exceeding a determined at an engine load of the throttle position rotational speed range of the fuel in each second cycle to form a rich air-fuel mixture is injected in a larger amount in the cylinder.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen Menge unmittelbar eingespritzt wird.Description: [0001] The invention relates to a method for operating a throttle-controllable two-stroke gasoline engine having at least one cylinder in which fuel is directly injected in a quantity dependent on the engine speed and the throttle position.

[0002] Bei Zweitakt-Ottomotoren kann durch eine genaue Dosierung der in jedem Arbeitszyklus eingespritzten Kraftstoffmengen ein für die Verbrennung vorteilhaftes Luft-Kraftstoffverhältnis in den jeweiligen einerseits durch die Drosselklappenstellung und anderseits durch die Motordrehzahl bestimmten Betriebspunkten sichergestellt werden, wobei sich im Lastbetrieb eine Drehzahl einstellt, bei der die abgegebene Motorleistung der Motorbelastung entspricht. Fällt jedoch die Motorbelastung weitgehend weg, so dreht der Zweitakt-Ottomotor unter der Voraussetzung eines für die Verbrennung vorteilhaften Luft-Kraftstoffverhältnisses wegen der fehlenden Belastung bis zur Enddrehzahl hoch. Um eine Drehzahlstabilisierung bei einer Motorentlastung zu erreichen, ist es bekannt, das Luft-Kraftstoffgemisch durch Einspritzen einer größeren Kraftstoffmenge bis zur Zündgrenze anzufetten, was den Nachteil mit sich bringt, dass abgesehen von der ungünstigeren Kraftstoffausnützung die Zündkerzen verrußen. Außerdem verschlechtert sich das Ansprechverhalten des Zweitakt-Ottomotors bei einem Lastbetrieb in den Bereichen der angefetteten Gemischbildung.In two-stroke gasoline engines can be ensured by accurate metering of the injected fuel in each cycle fuel combustion advantageous air-fuel ratio in the respective one hand by the throttle position and on the other hand by the engine speed operating points, which adjusts a speed in load operation , in which the output engine power corresponds to the engine load. However, if the engine load largely gone, the two-stroke gasoline engine turns on the assumption of an advantageous for combustion air-fuel ratio because of the lack of load to the final speed high. In order to achieve a speed stabilization with an engine relief, it is known to greasy the air-fuel mixture by injecting a larger amount of fuel to the ignition limit, which entails the disadvantage that, apart from the unfavorable fuel utilization, the spark plugs soot. In addition, the response of the two-stroke gasoline engine deteriorates in a load operation in the areas of enriched mixture formation.

[0003] Um bei Zweitakt-Ottomotoren die Abgasbelastung mit Kohlenwasserstoffen bei einer Belastung im Bereich der Leerlaufdrehzahl zu verringern, ist es bekannt (US 5 282 448 A), die für die Gemischbildung angesaugte Luftmenge bei gleichzeitiger Erhöhung des Kraftstoffs entsprechend der geforderten Belastung zu verringern, was zu einer Anfettung des Luft-Kraftstoffgemischs führt, allerdings bei einer steigenden Motorbelastung.In order to reduce the exhaust gas load with hydrocarbons at a load in the range of idle speed in two-stroke gasoline engines, it is known (US 5,282,448 A) to reduce the amount of air sucked for mixture formation while increasing the fuel according to the required load , which leads to an enrichment of the air-fuel mixture, but with an increasing engine load.

[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Drehzahl eines Zweitakt-Ottomotors im Leerlauf auf eine Weise zu stabilisieren, die verbesserte Verbrennungsbedingungen ohne Gefahr einer Verrußung erlaubt.The invention is therefore an object of the idle speed of a two-stroke gasoline engine to stabilize in a manner that allows improved combustion conditions without risk of fouling.

[0005] Ausgehend von einem Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass während einer Motorentlastung beim Überschreiten eines bei einer Motorbelastung von der Drosselklappenstellung bestimmten Drehzahlbereichs der Kraftstoff in jedem zweiten Arbeitszyklus zur Bildung eines fetten Luft-Kraftstoffgemischs in einer größeren Menge in den Zylinder eingespritzt wird.Starting from a method for operating a two-stroke gasoline engine of the type described, the invention solves this problem in that during a motor discharge when exceeding a certain engine load from the throttle position speed range of the fuel in every second cycle to form a rich Air-fuel mixture is injected in a larger amount in the cylinder.

[0006] Überschreitet aufgrund dieser Maßnahmen die Drehzahl des entlasteten Zweitakt-Ottomotors jene Drehzahl, die im Lastbetrieb mit der gleichen Drosselklappenstellung das Einhalten einer konstante Drehzahl unter vorteilhaften Verbrennungsbedingungen erlaubt, so wird abweichend von der Steuerung des Lastbetriebs das Luft-Kraftstoffgemisch in jedem zweiten Arbeitszyklus mit der Wirkung angefettet, dass die für einen Zweitaktmotor kennzeichnende Gasdynamik gestört und dadurch ein Hochdrehen des Zweitakt-Ottomotors unterbunden wird. Die auf gute Verbrennungsbedingungen abgestimmte Luft-Kraftstoffmischung in den Arbeitszyklen zwischen den Arbeitszyklen mit einer angefetteten Luft-Kraftstoffmischung sorgt außerdem für eine saubere Verbrennung, die das Verrußen der Zündkerzen verhindert und verbessert somit auch die Kraftstoffausnützung im Vergleich zu einer Gemischanfettung in jedem Arbeitszyklus.Exceeds due to these measures, the speed of the relieved two-stroke gasoline engine that speed, which allows the maintenance of a constant speed under favorable combustion conditions during load operation with the same throttle position, so unlike the control of the load operation, the air-fuel mixture in every second cycle enriched with the effect that disturbed the characterizing for a two-stroke engine gas dynamics and thereby a high-revving of the two-stroke gasoline engine is prevented. In addition, the good combustion conditions of the air-fuel mixture in the duty cycles between the duty cycles with a rich air-fuel mixture provides clean combustion that prevents fouling of the spark plugs and thus also improves fuel economy compared to a mixture enrichment in each cycle.

[0007] Da durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lediglich das Hochdrehen des Zweitakt-Ottomotors bei seiner Entlastung unterbunden werden soll, genügt es, dass das abwechselnd zyklusweise Einspritzen einer größeren Kraftstoffmenge zur Bildung eines fetteren Luft-Kraftstoffgemischs auf einen von der Drosselklappenstellung abhängigen Drehzahlbereich beschränkt wird, weil sich durch die in diesem Bereich gestörte Gasdynamik die Drehzahl nicht erhöhen kann und somit die sonst bestehende Gefahr gebannt wird, dass dieser beschränkte Drehzahlbereich überschritten wird und dann der Zweitakt-Ottomotor wieder ungebremst hochdreht.Since the measures according to the invention only the high-revving of the two-stroke gasoline engine is to be prevented in its discharge, it is sufficient that the alternately cycled injection of a larger amount of fuel to form a richer air-fuel mixture is limited to a dependent on the throttle position speed range, because the speed can not increase due to the disturbed in this area gas dynamics and thus the otherwise existing danger is banned that this limited speed range is exceeded and then the two-stroke gasoline engine again unchecked high.

[0008] Anhand der Zeichnung, in der der Zusammenhang zwischen der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung bei einer Motorbelastung in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors näher erläutert.Reference to the drawing, in which the relationship between the engine speed and the throttle position is shown at an engine load in a Cartesian coordinate system, the inventive method for operating a two-stroke gasoline engine is explained in detail.

[0009] Üblicherweise wird ein linearer Zusammenhang zwischen der auf der Abszisse des dargestellten Koordinatensystems aufgetragenen Drehzahl n eines Zweitakt-Ottomotors und der auf der Ordinate ablesbaren Drosselklappenstellung α angestrebt, wie dies die Kurve 1 veranschaulicht. Es ergibt sich eine vergleichsweise einfache, belastungsbedingte Motorsteuerung unter vorteilhaften Verbrennungsbedingungen, weil in jedem durch die Drosselklappenstellung α und die Motordrehzahl n bestimmten Betriebspunkt ein für die Verbrennung optimiertes Luft-Kraftstoffverhältnis durch das Einspritzen einer für diesen Betriebspunkt vorprogrammierten Kraftstoffmenge sichergestellt werden kann. Wegen des linearen Zusammenhangs zwischen der Drosselklappenstellung α und der Motordrehzahl n genügt es, für die zur Motorsteuerung vorgesehenen Steuereinrichtung lediglich einzelne Betriebspunkte a, (η,, α,) für den Verlauf der Drosselklappenstellung α in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n anzugeben und die Zwischenwerte zwischen den Betriebspunkten ai+i (ni+1, ai+1) und a, (η,, α,) zu interpolieren, wie dies in der Zeichnung durch beispielshaft eingezeichneten Betriebspunkte a, und ai+1 angedeutet wird.Usually, a linear relationship between the plotted on the abscissa of the coordinate system shown speed n of a two-stroke gasoline engine and readable on the ordinate throttle position α is sought, as illustrated by the curve 1. The result is a comparatively simple, load-related engine control under advantageous combustion conditions, because in each determined by the throttle position α and the engine speed n operating point optimized for the combustion air-fuel ratio can be ensured by injecting a pre-programmed for this operating point fuel quantity. Because of the linear relationship between the throttle position α and the engine speed n, it is sufficient for the control device provided for engine control only individual operating points a, (η ,, α,) for the course of the throttle position α as a function of the engine speed n indicate and the intermediate values between the operating points ai + i (ni + 1, ai + 1) and a, (η ,, α,) to interpolate, as indicated in the drawing by exemplary drawn operating points a, and ai + 1.

[0010] Wird der Zweitakt-Ottomotor entlastet, so würde er ohne Gegenmaßnahmen bei jeder Drosselklappenstellung bis zur Enddrehzahl hochdrehen, weil das für eine stabile Motordreh-zahl ausreichende Gegenmoment nicht zur Verfügung steht. Aus diesem Grund wird beim Überschreiten eines durch die jeweilige Drosselklappenstellung α bestimmten Drehzahlbereichs die zyklische Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder geändert, und zwar in dem Sinn, dass durch eine erhöhte Einspritzmenge in jedem zweiten Arbeitszyklus das Luft-Kraftstoffgemisch angefettet und aufgrund der damit verbundenen zyklisch abwechselnd unterschiedlichen Verbrennung die typische Gasdynamik eines Zweitakt-Motors so gestört wird, dass ein weiteres Hochdrehen unterbunden wird.If the two-stroke gasoline engine relieved, he would turn up without countermeasures at each throttle position to the final speed, because the sufficient torque for a stable engine speed counter torque is not available. For this reason, when a speed range determined by the respective throttle position α is exceeded, the cyclic injection of the fuel into the cylinder is changed in the sense that the air-fuel mixture is enriched and cyclically connected due to an increased injection quantity in every second operating cycle alternately different combustion the typical gas dynamics of a two-stroke engine is disturbed so that further revving is prevented.

[0011] Das zyklisch abwechselnde Einspritzen von geringeren und höheren Kraftstoffmengen zur Stabilisierung der jeweiligen Drehzahl bei einer Motorentlastung ist allerdings nur während eines Drehzahlbereichs erforderlich, in dem die Motordrehzahl bei einer gegebenen Drosselklappenstellung wegen der abwechselnden Aufeinanderfolge von angefetteten und nicht angefetteten Luft-Kraftstoffmischungen sicher stabilisiert wird. In höheren Drehzahlbereichen kann somit die für die Drehzahlstabilisierung vorgesehene, zyklisch abwechselnde Einspritzung niedrigerer und höherer Kraftstoffmengen entfallen. Die strichpunktiert eingezeichnete Kurve 2 veranschaulicht diese Grenze, sodass nur im Bereich zwischen den Kurven 1 und 2 die abwechselnde Gemischbildung angefetteter und nicht angefetteter Luft-Kraftstoffmischungen durchgeführt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Ansprechverhalten des unter Last betriebenen Zweitakt-Ottomotors in einem Bereich unterhalb der Kurve 2 nicht durch die abwechselnd unterschiedliche Gemischbildung beeinträchtigt wird.However, the cyclically alternating injection of smaller and higher amounts of fuel to stabilize the respective speed at an engine relief is required only during a speed range in which the engine speed at a given throttle position due to the alternating succession of greased and not enriched air-fuel mixtures safely stabilized becomes. In higher speed ranges can thus account for the speed stabilization provided, cyclically alternating injection of lower and higher amounts of fuel omitted. The dot-dashed curve 2 illustrates this limit, so that only in the area between the curves 1 and 2, the alternating mixture formation of greased and not enriched air-fuel mixtures is performed. This has the advantage that the response of the operated under load two-stroke gasoline engine in a region below the curve 2 is not affected by the alternately different mixture formation.

Claims

claims

1. A method for operating a controllable by a throttle two-stroke gasoline engine with at least one cylinder, is injected directly into the fuel in a dependent of the speed and the throttle position amount, characterized in that during a motor discharge when exceeding an engine load of the Throttle position certain speed range of the fuel in every second cycle to form a rich air-fuel mixture is injected in a larger amount in the cylinder.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cycle-wise alternating injection of a larger amount of fuel to form a richer air-fuel mixture is limited to a dependent of the throttle position speed range. For this 1 sheet drawings