DE102004022490B4

DE102004022490B4 - Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp

Info

Publication number: DE102004022490B4
Application number: DE102004022490.0A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Suzuki; Tsuyoshi Takizawa; Shunji Akamatsu; Mamoru Uraki
Original assignee: Orbital Australia Pty Ltd; Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Orbital Australia Pty Ltd; Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2024-05-08
Also published as: CN1550663A; US20040226534A1; TWI241379B; JP4135912B2; AU2004201886A1; ES2278475A1; JP2004340046A; DE102004022490A1; CN100334337C; US6955161B2; ES2278475B1; TW200426304A

Abstract

Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp mit einem Kraftstoff-/Lufteinspritzventil (30) zum direkten Einspritzen eines Kraftstoff/Luftgemisches aus Kraftstoff und Einspritzungsluft in eine Verbrennungskammer (8), einer durch die Kraft einer Kurbelwelle (5) angetriebenen Luftpumpe (52) zum Ausstoßen von komprimierter Luft, welche die Einspritzungsluft bildet, und einem Steuer/Regelmittel (80) zum Einstellen einer Einspritzzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils (30), umfassend: ein Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) zur Erfassung eines Motorzustands des Verbrennungsmotors (E), wobei das Steuer/Regelmittel (80) die Einspritzzeit gemäß dem von dem Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) erfassten Motorzustand auf den Kompressionshub des Verbrennungsmotors (E) einstellt und dann, wenn von dem Motorzustandserfassungsmittel (81) ein Start des Verbrennungsmotors (E) erfasst wird, die Einspritzzeit auf den Ansaughub des Verbrennungsmotors (E) eingestellt und während des Starts eine Steuerung/Regelung durchgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp, welcher mit einem Kraftstoff/Lufteinspritzventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoff/Lufteinspritzgemisches in eine Verbrennungskammer versehen ist und betrifft insbesondere einen Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp, bei dem von einer durch die Kraft einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetriebenen Luftpumpe ausgestoßene Luft komprimierte Luft ist.
Üblicherweise wird der beispielsweise im Patentdokument 1 offenbarte Verbrennungsmotor als dieser Verbrennungsmotortyp vom Zylindereinspritztyp verwendet. Dieser Verbrennungsmotor ist mit einer Kraftstoffein spritzeinheit versehen, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus Kraftstoff und komprimierter Luft direkt in eine Verbrennungskammer einzuspritzen, und einem durch eine Kurbelwelle angetriebenen Kompressor versehen, um eine mit der Kraftstoffeinspritzeinheit kommunizierende Luftleitung mit komprimierter Luft zu versorgen. Der Kraftstoffeinspritzeinheit zugeführter Kraftstoff wird mit der komprimierten Luft in der Kraftstoffeinspritzeinheit vermischt und in die Verbrennungskammer von der Luftleitung her zusammen mit der komprimierten Luft eingespritzt. Ein Verbrennungsmotor mit einer guten Brennbarkeit wird daher erhalten, da eine kraftvolle Luftströmung auf Grund der eingeblasenen komprimierten Luft ausgebildet wird, um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu unterstützen.
Jedoch ist zum Zeitpunkt des Starts des Verbrennungsmotors und insbesondere direkt nach dem Beginn des Starts die von dem Kompressor ausgetragene Gasmenge klein. Wenn daher der Druck der komprimierten Luft in der Luftleitung abfällt, da der Verbrennungsmotor für eine lange Zeit gestoppt wurde, ist es nicht möglich, komprimierte Luft mit einem Druck bereitzustellen, welcher ausreicht, den Kraftstoff in den Zylinder zu befördern. Daher ist die Luftströmung, welche in der Verbrennungskammer durch die von der Kraftstoffeinspritzeinheit eingeblasene (eingespritzte) komprimierte Luft ausgebildet wird, schwach, der Kraftstoff ist schwierig zu zerstäuben, die Brennbarkeit fällt ab und das Startverhalten wird daher verschlechtert.
Der Verbrennungsmotor des Patentdokuments 1 öffnet ein Ventil der Kraftstoffeinspritzeinheit eines Zylinders bei einem Kompressionshub zum Zeitpunkt eines Starts und erhöht den Luftdruck in dem Luftzylinder, indem er komprimierte Luft in dem Zylinder in die Kraftstoffeinspritzeinheit leitet.
Patentdokument 1: japanische Patentveröffentlichungsschrift Nr. JP 2000 - 514150 A .
Jedoch strömt bei der verwandten Technik komprimierte Luft zur Zeit des Kompressionshubs über die Kraftstoffeinspritzeinheit aus. Der Druck in dem Zylinder fällt daher ab und die Startleistung des Verbrennungsmotors verschlechtert sich. Ferner ist es notwendig, das Timing der Ventilöffnung der Kraftstoffeinspritzeinheit zu steuern/regeln, um den Luftdruck in der Luftleitung zu erhöhen. Die Steuerung/Regelung der Kraftstoffeinspritzeinheit wird daher komplex und die Kosten werden in den Fällen erhöht, wo ein Drucksensor benötigt wird, um den Druck in der Luftleitung zu erfassen. Da darüber hinaus eine kleine Ölmenge mit der Luft in dem Zylinder vermischt ist, haftet oder sammelt sich dieses Öl an den Wänden eines Luftdurchgangs in der Kraftstoffeinspritzeinheit als eine Ablagerung an und verhindert die Strömung der komprimierten Luft.
Zumindest für die Einspritzung von purem Kraftstoff lehrt die US 6,439,190 B1 , während des Startvorgangs bei noch geringem Kraftstoffdruck zunächst während des Einlasstakts einzuspritzen und erst später auf die Einspritzung in dem Kompressionstakt zu wechseln.
Die US 6,295,957 B1 offenbart für Druckluft-unterstützte Einspritzsysteme, wie der nötige Drucküberschuss in einer Einspritzleitung gegenüber dem jeweiligen Zylinderinnendruck erreicht werden kann.
Die US 5,148,788 A lehrt die bedarfsabhängige Luftbeimischung bei Gemisch einspritzenden Systemen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, wie in den Ansprüchen 1 bis 4 offenbart, einen Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp mit einer überlegenen Startleistung unter Verwendung einer Direktsteuerung/Regelung bereitzustellen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung der Ansprüche 2 und 3, Kosten zu reduzieren und es ist ein Ziel des Anspruchs 4, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
Im Anspruch 1 der Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp mit einem Kraftstoff/Lufteinspritzventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoff/Luft-Gemisches aus Kraftstoff und Einspritzungsluft in eine Verbrennungskammer, einer durch die Kraft einer Kurbelwelle angetriebenen Luftpumpe zum Ausstoßen von komprimierter Luft, welche die Einspritzungsluft bildet, und einem Steuer/Regelmittel zum Einstellen einer Einspritzzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils ein Motorzustandserfassungsmittel zur Erfassung eines Motorzustands des Verbrennungsmotors, wobei das Steuer/Regelmittel die Einspritzzeit gemäß dem von dem Motorzustandserfassungsmittel erfassten Motorzustand auf den Kompressionshub des Verbrennungsmotors einstellt und dann, wenn von dem Motorzustandserfassungsmittel ein Start des Verbrennungsmotors erfasst wird, die Einspritzzeit auf den Ansaughub des Verbrennungsmotors eingestellt und während des Starts eine Steuerung/Regelung durchgeführt wird.
Demgemäß wird zum Zeitpunkt des Starts des Verbrennungsmotors, wenn die Drehzahl des Motors so abfällt, dass der Druck der Einspritzungsluft, welcher infolge der von der durch die Kraft der Kurbelwelle angetriebenen Luftpumpe ausgestoßenen komprimierten Luft im Druck ansteigt, kein ausreichend hoher Druck ist, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch beim Kompressionshub einzuspritzen, das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil zur Zeit des Ansaughubs eingespritzt, so dass der Druck im Verbrennungsmotor ein Unterdruck ist. Zu dieser Zeit hat zusätzlich dazu, dass in der Verbrennungskammer ein Unterdruckzustand herrscht, die Einspritzungsluft als ein Ergebnis davon, das komprimierte Luft von der Luftpumpe zugeführt wird, einen Druck, welcher höher als der relativ niedrige Druck der atmosphärischen Luft ist, und die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoff/Luftgemisches in dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil und dem Druck innerhalb der Verbrennungskammer ist daher groß, um die Zerstäubung des Kraftstoff in der Verbrennungskammer zu unterstützen. Eine kraftvolle Luftströmung wird daher in der Verbrennungskammer durch die zusammen mit dem Kraftstoff von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil zur Zeit des Kompressionshubs eingespritzte Hochdruckeinspritzungsluft gemäß dem Motorzustand ausgebildet, um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu unterstützen. Eine überragende Brennbarkeit kann daher erhalten werden und ein geschichteter Verbrennungsvorgang ist möglich.
Als ein Ergebnis werden gemäß der im Anspruch 1 offenbarten Erfindung die folgenden Ergebnisse erzielt. Bei einem Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp, bei dem der Verbrennungskammereinspritzzeitpunkt des Kraftstoff/Lufteinspritzventils gemäß dem Motorzustand auf den Kompressionshub eingestellt ist, wird nämlich dann, wenn ein Start des Verbrennungsmotors erfasst wird, die Einspritzzeit auf den Einlasshub eingestellt. Es ist daher möglich, die Zerstäubung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer zu unterstützen, die Brennbarkeit während des Starts zu verbessern und die Startleistung zu verbessern. Ferner wird der Luftdruck zur Zeit des Kompressionshubs beim Einblasen (Einspritzen) der Luft verwendet und es besteht im Wesentlichen keine Gefahr, dass der Luftweg in dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil infolge von Ablagerungen blockiert wird. Ferner wird durch die Einstellung der Einspritzzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils auf den Kompressionshub eine überragende Brennbarkeit erhalten und eine geschichtete Verbrennung ist möglich.
Bei der im Anspruch 2 offenbarten Erfindung umfasst das Motorzustanderfassungsmittel in dem im Anspruch 1 offenbarten Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp ein Drehzahlerfassungsmittel zur Erfassung einer Drehzahl des Motors, so dass dann, wenn von dem Drehzahlerfassungsmittel erfasst wird, dass die Drehzahl des Motors eine vorgeschriebene Motordrehzahl erreicht hat, was einem Zustand entspricht, in dem der Druck der Einspritzluft einen Basisluftdruck erreicht, bei dem die Einspritzung eines Kraftstoff/Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, das Steuer/Regelmittel während der Startsteuerung/regelung die Einspritzzeit vom Ansaughub zum Kompressionshub umschaltet.
Wenn der Druck der Einspritzungsluft einen Basisluftdruck erreicht, wird demgemäß die Einspritzperiode vom Ansaughub zum Kompressionshub basierend auf Erfassungsergebnissen von dem Drehzahlerfassungsmittel umgeschaltet und eine Zerstäubung des Kraftstoffs wird unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt, ohne einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks der Einspritzungsluft verwenden zu müssen.
Als ein Ergebnis werden gemäß Anspruch 2 der Erfindung zusätzlich zu den im Anspruch 1 offenbarten Ergebnissen der Erfindung die folgenden Ergebnisse erhalten. Ein Drucksensor ist daher nicht notwendig, um den Druck der Einspritzungsluft zu erfassen, Kosten können verringert werden und eine Zerstäubung des Kraftstoffs kann unter Verwendung der Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt werden, um eine gute Startleistung sicherzustellen.
Bei der im Anspruch 3 offenbarten Erfindung ist der im Anspruch 1 offenbarte Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp derart ausgebildet, dass das Motorzustandserfassungsmittel ein Einspritzfrequenzerfassungsmittel zur Erfassung einer Einspritzfrequenz des Kraftstoff/Lufteinspritzventils umfasst, so dass dann, wenn von dem Einspritzfrequenzerfassungsmittel erfasst wird, dass die Einspritzfrequenz des Kraftstoff/Lufteinspritzventils eine vorgeschriebene Einspritzfrequenz erreicht hat, was einem Zustand entspricht, in dem der Druck der Einspritzungsluft einen Basisluftdruck erreicht hat, bei dem die Einspritzung eines Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, das Steuer/Regelmittel während der Startsteuerung/regelung die Einspritzzeit vom Ansaughub zum Kompressionshub umschaltet.
Wenn der Druck der Einspritzungsluft einen Basisluftdruck erreicht, wird demgemäß die Einspritzperiode vom Ansaughub zum Kompressionshub basierend auf Erfassungsergebnissen des Einspritzfrequenzerfassungsmittels nach der Beendigung der Steuerung/Regelung des Starts umgeschaltet und eine Zerstäubung des Kraftstoffs wird unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt, ohne einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks der Einspritzungsluft verwenden zu müssen. Als ein Ergebnis werden gemäß Anspruch 3 der Erfindung dieselben Ergebnisse wie für die Erfindung des Anspruchs 2 erhalten.
Bei der im Anspruch 4 offenbarten Erfindung mit dem im Anspruch 1 offenbarten Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp umfasst das Motorzustandserfassungsmittel ein Zeiterfassungsmittel zur Erfassung einer Haltezeit des Verbrennungsmotors, so dass dann, wenn die von dem Zeiterfassungsmittel erfasste Haltezeit innerhalb einer vorgeschriebenen Haltezeit liegt, was einem Zustand entspricht, bei dem der Druck der Einspritzungsluft höher als ein Basisluftdruck ist, bei dem eine Einspritzung des Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, wenn ein Start des Verbrennungsmotors von dem Motorzustandserfassungsmittel erfasst wird, das Steuer/Regelmittel die Einspritzzeit auf den Kompressionshub einstellt, und wenn die Haltezeit die vorgeschriebene Haltezeit überschreitet, eine Steuerung/Regelung während des Starts durchgeführt wird.
Da die Haltezeit vom Zeitpunkt eines vorherigen Haltevorgangs des Verbrennungsmotors bis zum jetzigen Startzeitpunkt des Starts in einer vorgeschriebenen Haltezeit liegt, gibt es demgemäß im Wesentlichen nur einen sehr kleinen oder keinen Einspritzungsluft-Druckabfall infolge eines Entweichens von komprimierter Luft aus in dem Luftzufuhrsystem usw. von der Luftpumpe zu dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil vorhandenen dünnen Spalten. Wenn der Druck der Einspritzungsluft zum Startzeitpunkt dann größer als der Basisluftdruck ist, kann das Kraftstoff/Luftgemisch beim Kompressionshub eingespritzt werden, ohne eine Steuerung/Regelung während des Starts durchzuführen. Eine kraftvolle Luftströmung wird daher in der Verbrennungskammer durch eine Einspritzungsluft mit einem höheren Druck als dem Basisluftdruck ausgebildet und eine Kraftstoffzerstäubung wird unterstützt. Es ist daher möglich, eine überragende Brennbarkeit zu erhalten und ein geschichteter Brennvorgang ist direkt nach dem Beginn des Starts möglich.
Als ein Ergebnis werden gemäß Anspruch 4 der Erfindung zusätzlich zu den im Anspruch 1 offenbarten Ergebnissen der Erfindung die folgenden Ergebnisse erhalten. Selbst wenn ein Verbrennungsmotor in einem Startzustand ist, ist es nämlich möglich, wenn die Haltezeit eines Verbrennungsmotors innerhalb einer vorgeschriebenen Haltezeit liegt, die Brennbarkeit zu verbessern, indem eine Einspritzung eines Luft-KraftstoffGemisches unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt wird, ohne eine Steuerung/Regelung während des Starts durchzuführen, eine überragende Startleistung wird sichergestellt und der Startzeitpunkt eines geschichteten Verbrennungsvorgangs wird schneller erreicht, so dass der Kraftstoffverbrauch entscheidend verbessert wird.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben, in welchen:

1 eine Teilquerschnittsansicht einer Ebene orthogonal zu einer Drehmittellinie L2 einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors vom Mehrzylindereinspritztyp ist, welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, von 1 der 3 und 5 aus gesehen.
2 eine Querschnittsansicht einer Ebene senkrecht zu einer Drehmittellinie einer Kurbelwelle ist, welche eine Zylinderachsenlinie für ein Kurbelgehäuse und einen Zylinder des Verbrennungsmotors der 1 enthält und eine von II-II der 5 aus gesehene Querschnittsansicht eines Zylinderkopfs ist.
3 eine Querschnittsansicht ist, von III-III der 5 aus gesehen.
4 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils eines Zylinderkopfs und einer Kopfabdeckung der 2 ist und eine Querschnittsansicht von IV-IV der 8 aus gesehen in der Nähe eines Luftdruckreglers ist.
5 eine Ansicht von V der 1 ist, wenn die Kopfabdeckung außerhalb liegt.
6 eine Teilquerschnittsansicht hauptsächlich von VI-VI der 5 von wesentlichen Teilen ist.
7 eine schematische Ansicht ist, welche ein Kraftstoffzufuhrsystem und ein Luftzufuhrsystem für ein Kraftstoff-Luftgemischventil des Verbrennungsmotors der 1 veranschaulicht.
8 eine Ansicht der Kopfabdeckung von VIII der 1 ist.
9 ein Flussdiagramm ist, welches eine Routine zur Steuerung/Regelung während des Starts für eine Einspritzzeit eines Kraftstoff/Luftgemischventils des Verbrennungsmotors der 1 veranschaulicht.
10 eine schematische Ansicht ist, welche eine Einspritzzeit für ein Kraftstoff/Luftgemischventil und ein Kraftstoffeinspritzventil des Verbrennungsmotors der 1, eine Auslasszeit einer Luftpumpe und einen Zündzeitpunkt veranschaulicht, wobei 10(A) eine Ansicht ist, wenn das Kraftstoff/Lufteinspritzventil ein Kraftstoff/Luftgemisch beim Ansaughub einspritzt und 10(B) eine Ansicht ist, wenn das Kraftstoff/Lufteinspritzventil ein Kraftstoff/Luftgemisch beim Kompressionshub einspritzt.
11 ein Flussdiagramm ist, welches eine Routine zur Steuerung/Regelung während des Starts für eine Einspritzzeit eines Kraftstoff/Luftgemischventils eines Verbrennungsmotors vom Mehrzylindereinspritztyp veranschaulicht, welcher eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.

Auf 1 bis 3 Bezug nehmend ist ein Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp E, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, ein wassergekühlter Einzylinderviertaktverbrennungsmotor, welcher an einem von einem Kraftrad gebildeten Fahrzeug befestigt ist und mit einem Motorkörper ausgestattet ist, welcher aus einem Kurbelgehäuse 1, welches eine Kurbelkammer ausbildet, die eine Kurbelwelle 5 aufnimmt, einem mit einem oberen Ende des Kurbelgehäuses 1 verbundenen Zylinder 2, einem mit dem oberen Ende des Zylinders 2 gekuppelten Zylinderkopf 3 und einer mit einem oberen Ende des Zylinderkopfs 3 gekuppelten Kopfabdeckung 4 besteht.
Der Verbrennungsmotor E ist liegend angeordnet, sodass sich die Kurbelwelle 5 in einer Richtung von links nach rechts des Fahrzeugs (Fahrzeugbreitenrichtung) erstreckt, um an dem Fahrzeug in einem Zustand aufgehängt zu sein, in dem der zur Vorderseite des Fahrzeugs hin bezüglich der Kurbelwelle 5 angeordnete Zylinder 2 leicht nach oben bezüglich des Fahrzeugs geneigt ist (auf 1 und 2 Bezug nehmend).
In dieser Ausführungsform ist, was den Körper des Verbrennungsmotors E in der Richtung D einer Zylinderschaftlinie L1 betrifft, eine Aufwärtsrichtung die Richtung, in welcher der Zylinderkopf 3 bezüglich des Zylinders 2 angeordnet ist.
Ein in einem Zylinderloch 2a des Zylinders 2 hin- und hergehend beweglich angebrachter Kolben 6 ist mit der in einer drehbaren Weise an dem Kurbelgehäuse 1 abgestützten Kurbelwelle 5 über eine Pleuelstange 7 gekuppelt. Eine an der Unterseite des Zylinderkopfs 3 ausgebildete Ausnehmung 3a und ein an der Oberseite des Kolbens 6 ausgebildeter Hohlraum 6a bilden zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinderkopf 3 eine Verbrennungskammer 8.
Auf 4 Bezug nehmend sind ein Einlasskanal 9 mit einem Paar von Einlassöffnungen 9a, welche zu der Verbrennungskammer 8 öffnen, und ein Auslasskanal 10 mit einer einzigen Auslassöffnung 10a, welche zu der Verbrennungskammer 8 öffnet, an dem Zylinderkopf 3 ausgebildet und sind mit einem Paar Einlassventilen 11, welche das Paar von Einlassöffnungen 9a öffnen und schließen, und einem einzelnen Auslassventil 12 versehen, welches die Auslassöffnung 10a öffnet und schließt. Ein Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 und eine Zündkerze 14 sind zu der Verbrennungskammer 8 hin weisend eingesetzt.
Das Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 ist in einem im Wesentlichen zentralen Teil der Verbrennungskammer 8 von einer Zylinderachslinienrichtung D aus betrachtet, angeordnet, um eine Achslinie mit der im Wesentlichen selben Achse wie der der Zylinderschaftlinie L1 zu besitzen, um ein KraftstoffLuftgemisch aus Kraftstoff und komprimierter Luft direkt in die Verbrennungskammer 8 einzuspritzen. Beide Einlassventile 11, das Auslassventil 12 und die Zündkerze 14 sind in einer Umfangsrichtung um die Peripherie des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 herum mit Abstand angeordnet, wobei das Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 als ein Mittelpunkt verwendet wird.
Eine Einlassrohrleitung 15 einer Einlassvorrichtung mit einem Luftfilter 51 (auf 7 Bezug nehmend) und einem Drosselkörper ist so angeschlossen, dass sie mit einem Einlass 9b an einer Seitenfläche der Einlassseite des Zylinderkopfs 3 kommuniziert, an welcher der Einlass 9b des Einlasskanals 9 öffnet, und ein Auspuffrohr einer Auspuffeinrichtung ist an der Seitenfläche einer Auslassseite des Zylinderkopfs 3 angeschlossen, an welcher sich ein Auslass 10b des Auslasskanals 10 öffnet.
Hier betrifft die Einlassseite die Seite, wo der Einlasskanal 9 bezüglich einer Ebene H parallel zu einer Drehmittellinie L2 der Kurbelwelle 5, welche die Zylinderschaftlinie L1 in dem Motorkörper enthält, angeordnet ist und die Auslassseite betrifft die Seite, wo der Auslasskanal 10 bezüglich der Ebene H des Motorkörpers angeordnet ist.
Die von der Einlassvorrichtung über das Einlassrohr 15 zugeführte Luft wird über das Paar von geöffneten Einlassventilen 11 von den Einlasskanälen 9 in die Verbrennungskammer 8 eingezogen, wenn der Kolben beim Abwärtsansaughub ist. Kraftstoff, welcher in die Verbrennungskammer 8 von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 in einem Zustand, in welchem er mit Luft gemischt ist, eingespritzt wird, wird durch einen Funken von der Zündkerze 14 verbrannt, nachdem er durch den ansteigenden Kolben 6 beim Kompres-sionshub komprimiert wurde, und der Kolben 6, welcher infolge des Drucks des verbrannten Gases beim Expansionshub absinkt, dreht die Kurbelwelle 5 über die Pleuelstange 7. Beim Auspuffhub wird das verbrannte Gas als Auspuffgas von der Verbrennungskammer 8 über das offene Auslassventil 12 zu dem Auslasskanal 10 ausgestoßen und wird weiter zu der Außenseite über die Auspuffvorrichtung ausgestoßen.
Auf 1 bis 5 Bezug nehmend besteht ein Ventilaufbau 16 zum Öffnen und Schließen der Einlassventile 11 und des Auslassventils 12 aus einer Nockenwelle 17, einem Einlassnocken 18i und einem Auslassnocken 18e, die in einer drehbaren Weise an seitlichen Teilen des Zylinders 2 abgestützt sind, einem Einlassnockenfolger 20i, welcher mit dem Einlassnocken 18i in Kontakt tritt, und einen Auslassnockenfolger 20e, welcher mit dem Auslassnocken 18e in Kontakt tritt, die jeweils in einer schwenkbaren Weise an einem an dem Zylinder 2 abgestützten Paar von Tragwelle 19i, 19e abgestützt sind, Einlasskipphebeln 22i, welche mit Spitzen der Ventilschäfte des Paars von Einlassventilen 11 in Kontakt treten und einem Auslasskipphebel 22e, welcher mit der Spitze eines Ventilschafts des Auslassventils 12 in Kontakt tritt, die jeweils in einer schwenkbaren Weise an einem Paar von an dem Zylinderkopf 3 abgestützten Kipphebelwellen 21i, 21e abgestützt sind, und einem Paar Stangen 23i, 23e, welche mit den Enden der Nockenfolger 20i und Auslassnockenfolger 20e und dem Einlasskipphebel 22i und dem Auslasskipphebel 22e in Kontakt treten und den oszillierenden Gang des Nockenfolgers 20i und des Auslassnockenfolgers 20e zu dem Einlasskipphebel 22i und Auslasskipphebel 22e übertragen.
Wie in 1 gezeigt, wird die Nockenwelle 17 drehbar mit einer, der halben Drehzahl der Kurbelwelle5 bzw. der Nockenwelle 17 entsprechenden Drehzahl durch eine Antriebskraft der Kurbelwelle 5 angetrieben, welche über einen Getriebemechanismus übertragen wird, der ein an der Kurbelwelle 5 vorgesehenes Antriebszahnrad 24, ein an der Nockenwelle 17 vorgesehenes Nockenzahnrad 25 und eine Steuerkette 26 umfasst, welche sich über die Zahnräder 24 und 25 erstreckt. Der Einlassnocken 18i und der Auslassnocken 18e, welche zusammen mit der Nockenwelle 17 drehen, öffnen und schließen das Paar von Einlassventilen 11 und das Auslassventil 12, welche durch Ventilfedern 27 in eine Ventilschließrichtung gedrängt werden, zu vorgeschriebenen Öffnungs- und Schließzeit in Synchronisation mit der Drehung der Kurbelwelle 5 über den Einlassnockenfolger 20i und den Auslassnockenfolger 20e, das Paar von Stangen 23i, 23e, die Einlasskipphebel 22i und den Auslasskipphebel 22e.
Auf 3 und 6 Bezug nehmend spritzt das Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30, welches so angebracht ist, dass es sich zu dem Zylinderkopf 3 und der Kopfabdeckung 4 erstreckt, ein aus Kraftstoff und Einspritzungsluft bestehendes Kraftstoff/Luft-Gemisch direkt in den Hohlraum 6a der Verbrennungskammer 8 hinein.
Das Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 besteht aus einem Kraftstoffeinspritzventil 31, welches in ein an der Kopfabdeckung 4 ausgebildetes Einsetzrohr 4c eingesetzt ist, um über ein Kraftstoffzufuhrsystem 40 (auf 7 Bezug nehmend) zugeführten Kraftstoff einzuspritzen und ein Lufteinspritz-(einblas) -ventil 32, welches in ein an dem Zylinderkopf 3 ausgebildetes Einsetzrohr 3c eingesetzt ist, um ein Kraftstoff/Luft-Gemisch aus von dem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzten Kraftstoff und über ein Luftzufuhrsystem 50 (auf 7 Bezug nehmend) bereitgestellte Einspritzungsluft aus einer Düse 32a mit einem Ventilkörper 32a1, welche ein Düsenloch (nicht gezeigt) in die Verbrennungskammer 8 öffnet und schließt, einzuspritzen.
Eine ringförmige Kraftstoffkammer 36, welche durch ein Paar ringförmige Dichtungen 33, 34 abgedichtet ist, die um den Außenumfang eines Ventil-körpers 31b des Kraftstoffeinspritzventils 31 angebracht sind, ist so ausgebildet, dass es den Ventilkörper 31b einschließt. Kraftstoff wird der Kraftstoffkammer 36 von dem Kraftstoffzufuhrsystem 40 zugeführt. Eine ringförmige Luftkammer 37, welche durch eine Dichtung 34 und eine ringförmige Dichtung 35 abgedichtet ist, welche um den Außenumfang des Ventil-körpers 32b des Lufteinspritzventils 32 befestigt sind, ist so ausgebildet, dass es einen Düsenabschnitt 31a des Kraftstoffeinspritzventils 31 und einen Lufteinleitabschnitt 32c des Lufteinspritzventils 32 zwischen dem Einsetzrohr 4c, dem Kraftstoffeinspritzventil 31 und dem Lufteinspritzventil 32 einschließt. Komprimierte Luft von dem Luftzufuhrsystem 50 wird als Einspritzungsluft der Luftkammer 37 zugeführt.
Die in dem von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 eingespritzten Kraftstoff/Luftgemisch enthaltene Kraftstoffmenge, die Einspritzzeit TM (auf 10 Bezug nehmend) des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 und die Einspritzmenge werden durch ein elektronisches Steuer/Regelmittel (nachfolgend als „ECU“ bezeichnet) 80 (auf 1 Bezug nehmend), welches als ein Steuer/- Regelmittel verwendet wird, gemäß Motorzuständen wie einer Motorlast des Verbrennungsmotors E, einer Motordrehzahl Ne und einer Motortemperatur usw. eingestellt, welche von später beschriebenen Motorzustandserfassungsmitteln erfasst werden. Ferner wird auch ein Zündzeitpunkt Ti (auf 10 Bezug nehmend) der Zündkerze 14 von der ECU 80 gemäß den Motorzuständen gesteuert/geregelt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 31 und das Lufteinspritzventil 32 bestehen aus einem Solenoidventil, welches zum Öffnen und Schließen durch ein Signal von der ECU 80 betrieben wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 31 spritzt Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffkammer 36 durch eine in dem Ventikörper 31b ausgebildete Kraftstoffeinleitöffnung 31c strömt, von dem Düsenabschnitt 31a durch den Lufteinleitabschnitt 32c und in den Ventilkörper 32b des Lufteinspritzventils 32 zu einer Einspritzzeit TF (auf 10 Bezug nehmend) ein und eine von der ECU 80 gemäß den Motorzuständen eingestellte Kraftstoffmenge. Danach spritzt das Lufteinspritzventil 32 ein Kraftstoff/Luftgemisch von Kraftstoff in dem Ventilkörper 32b und Einspritzungsluft in den Ventilkörper 32b und der Luftkammer 37 von dem gegenüberliegenden Düsenabschnitt 32a in die Verbrennungskammer 8 zu dem Hohlraum 6a hin ein mit einer Einspritzzeit und einer Einspritzmenge, welche die Einspritzzeit TM und die Einspritzmenge des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 ist.
Auf 7 Bezug nehmend besteht das Kraftstoffzufuhrsystem 40 aus einer elektrisch betriebenen Kraftstoffpumpe 42 zur Druckzufuhr von flüssigem Kraftstoff, welcher von einem Kraftstofftank 41 unter hohem Druck gepumpt wird, einem Kraftstoffdruckregler 43 zur Regulierung des Kraftstoffdrucks, welcher von der Kraftstoffpumpe 42 der Kraftstoffkammer 36 mit einem eingestellten Kraftstoffdruck PF zugeführt wird, und einem Kraftstoffdurchgangsystem 44, welches mit der Kraftstoffpumpe 42 kommuniziert, einem Kraftstoffdruckregler 43 und einer Kraftstoffkammer 36. Auf 6 und 8 Bezug nehmend wird Kraftstoff mit dem eingestellten Kraftstoffdruck PF der Kraftstoffkammer 36 über einen Kraftstoffdurchgang 44c zugeführt, der aus Löchern besteht, die in der Kopfabdeckung 4 ausgebildet sind, über ein Anschlussstück 46, mit welchem eine Leitung 45 verbunden ist. Kraftstoffdurchgänge 44a, 44b und ein Kraftstoffdurchgang 44c, welche jeweils durch die Leitung 45 und das Anschlussstück 46 ausgebildet sind, bilden einen Teil des Kraftstoffdurchgangssystems 44. Überschüssiger Kraftstoff von dem von der Kraftstoffpumpe 42 ausgetragenem Kraftstoff wird von dem Kraftstoffdruckregler 43 über einen Rücklaufkraftstoffdurchgang 47 zum Kraftstofftank 41 zurückgeleitet.
Auf 5 bis 7 Bezug nehmend besteht das Luftzufuhrsystem 50 aus einer durch die Kraft der Kurbelwelle 5 angetriebenen Luftpumpe 52, welche von einem Luftfilter 51 der Einlassvorrichtung angesaugte Luft austrägt, einem Luftdruckregler 53 zum Regeln des Drucks der Einspritzungsluft, welche von der komprimierten Luft gebildet ist, welche von der Luftpumpe 52 der Luftkammer 37 zugeführt wird, auf einen eingestellten Luftdruck PA und ein Luftdurchgangssystem 54, welches mit der Luftpumpe 52 kommuniziert, einem Luftdruckregler 53 und einer Luftkammer 37. Der eingestellte Luftdruck PA ist ein Druck, welcher das Einspritzen eines Kraftstoff/Luftgemisches aus dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 in den Kompressionshub und vorzugsweise in eine spätere Hälfte des Kompressionshubs ermöglicht und ist eingestellt, um ein Druck zu sein, welcher so niedrig wie möglich ist, um die Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches in den Kompressionshub zu ermöglichen, obwohl er höher als ein Basisluftdruck PAO ist.
Die an der Auslassseite des Zylinders 2 vorgesehene Luftpumpe 52 ist eine Verdrängungspumpe vom Kolbentyp zum Ausstoßen von komprimierter Luft mit einem Druck höher als dem des eingestellten Luftdrucks PA zu einer Auslasszeit TA, welche später beschrieben wird, und besteht aus einem integral mit dem Zylinder 2 ausgebildeten Pumpenkörper 52a, einer Pumpenabdeckung 52b, welche über eine von einer dünnen Platte gebildeten Dichtung 52c an den Pumpenkörper 52a gekuppelt ist, einer durch die Kraft der Kurbelwelle 5 drehbar angetriebene Drehwelle 55, welche in einer drehbaren Weise an dem Zylinder 2 abgestützt ist, und einem mit der Drehwelle 55 gekuppelten Kolben 52d, der eine Pumpenkammer 52e mit einer Pumpenabdeckung 52b ausbildet, der in einer Weise eingesetzt ist, in der er in dem Pumpenkörper 52a zu einer hin- und hergehenden Bewegung im Stande ist.
Ein von einem Einlassweg 52f1 gebildeter Einlassabschnitt, welcher mit einem aus einem Blattventil bestehenden Einlassventil versehen ist, das an einer Dichtung 52c als ein Blattkörper teilnimmt, und ein Auslassabschnitt 52g, welcher mit einem Auslassweg 52g 1 ausgebildet ist, welcher mit einem Auslassventil 52h versehen ist, das einen durch eine Feder 52h2 angetriebenen Ventilkörper 52h1 besitzt, sind an der Pumpenabdeckung 52b ausgebildet. Auf 1 und 3 Bezug nehmend wird die Drehwelle 55 mit derselben Drehzahl wie die Nockenwelle 17 durch die Kraft der Kurbelwelle 5 drehbar angetrieben, welche über einen Getriebemechanismus übertragen wird, der aus einem an der Kurbelwelle 5 vorgesehenen Antriebszahnrad 56, einem an der Drehwelle 55 vorgesehenen angetriebenen Zahnrad 57 und einer Übertragungskette 58 besteht, welche die Zahnräder 56, 57 überspannt.
Die Pumpenabdeckung 52b und der Auslassabschnitt 52g sind als Ganzes neben der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 angeordnet, sind an der Seite des Zylinderkopfs 3 einer Verbindungsfläche 3d angeordnet und das oberste Ende der Pumpenkammer 52e ist im Wesentlichen über der Verbindungsfläche 3d angeordnet. Ferner ist die gesamte Luftkammer 57 näher als die Luftkammer 36 an der Luftpumpe 52 angeordnet.
Der Kolben 52d ist mit der Drehwelle 55 über einen Kulissenantriebsmechanismus gekuppelt. Insbesondere ist der Kolben 52d über ein Gleitstück 59, welches in einer gleitenden Weise in ein an dem Kolben 52d ausgebildetes säulenförmiges Führungsloch passt, mit einem exzentrischen Schaft (Welle) 55a gekuppelt, welcher exzentrisch von einer Drehmittellinie der Drehwelle 55 an einem Ende der Drehwelle 55 vorgesehen ist, um in einer hin- und hergehenden Weise in einer axialen Richtung des Pumpenkörpers 52a in dem Pumpenkörper 52a infolge einer Drehung der Drehwelle 55 bewegt zu werden. Ein Übertragungsmechanismus zum drehbaren Antreiben eines Förderelements einer Kühlwasserpumpe 28 ist an dem anderen Ende der Drehwelle 55 vorgesehen.
In die Pumpenkammer 52e von dem Einlassweg 52f1 über ein Anschluss stück 60, mit welchem eine mit dem Luftfilter 51 kommunizierende Leitung (Rohr) verbunden ist, eingesaugte Luft wird durch den Kolben 52d auf einen hohen Druck komprimiert, das Auslassventil 52h wird geöffnet und die Luft wird als komprimierte Luft in den Auslassweg 52g1 ausgestoßen.
Auf 4 und 8 Bezug nehmend ist der Luftdruckregler 53 an der Kopfabdeckung 4 angebracht, um teilweise in einem Speicherabschnitt 4d enthalten zu sein, welcher integral an einer Einlassseite der Kopfabdeckung 4 ausgebildet ist. Der Luftdruckregler 53 besteht aus einem ersten Gehäuse 53a, welches in einer in dem Speicherabschnitt 4d ausgebildeten Speicherkammer 4e enthalten ist, und einem zweiten Gehäuse 53b, welches an einem Außenteil der Speicherkammer 4e angeordnet ist, um von einer Abdeckung 53c abgedeckt zu sein. Eine Lufteinleitkammer 63, welche durch ein Paar ringförmige Dichtungen 61, 62 abgedichtet ist, die an dem ersten Gehäuse 53a angebracht sind, um das erste Gehäuse 53a zwischen den Dichtungen 61 und 62 einzuschließen, und eine Rücklaufluftkammer 64, welche einen Luftauslassabschnitt 53a1 des ersten Gehäuses 53a zwischen der Dichtung 62 und dem Boden des Speicherabschnitts 4d einschließt, sind zwischen dem Speicherabschnitt 4d und dem ersten Gehäuse 53a ausgebildet. An der Rücklaufluftkammer 64 wird von dem Luftdruckregler 53 während einer Druckregulierung ausgetragene überschüssige Luft längs dem Luftauslassabschnitt 53a1 geleitet.
Ein Luftführungsloch 53d zum Leiten von Außenluft als einem Fluid mit einem Standarddruck während der Korrektur des eingestellten Luftdrucks PA ist an dem zweiten Gehäuse 53b ausgebildet. Die Außenluft strömt von einem zwischen dem Speicherabschnitt 4d und der Abdeckung 53c ausgebildeten Spalt 53e in einen zwischen dem zweiten Gehäuse 53b und der Abdeckung 53c ausgebildeten Spalt 53f, um in den Luftdruckregler 53 von dem in dem Spalt 53f geöffneten Luftführungsloch 53d zu strömen.
Auf 7 Bezug nehmend leitet die Lufteinlasskammer 63 Luft mit dem eingestellten Luftdruck PA als einem Fluid mit einem Referenzdruck während der Korrektur des eingestellten Kraftstoffdrucks PF des Kraftstoffdruckreglers 43 gemäß dem Druck in der Luftkammer 37, so dass die Luft mit dem Kraftstoffdruckregler 43 über einen Luftdurchgang kommuniziert, welcher teilweise von einem in dem Speicherabschnitt 4d ausgebildeten Durchgang 65a gebildet ist. Ferner kommuniziert die Rücklaufluftkammer 64 mit dem Luftfilter 51 über einen Rücklaufluftweg 67, welcher von einem an dem Speicherabschnitt 4d angebrachten Anschlussstück 66 und einer Leitung (nicht gezeigt), welche mit dem Anschlussstück 66 verbunden ist usw. ausgebildet ist. Überschüssige Luft der von der Luftpumpe 52 ausgetragenen komprimierten Luft wird zu dem Luftfilter 51 von dem Luftdruckregler 53 über den Rücklaufluftweg 67 zurück zirkuliert.
Auf 5 bis 8 Bezug nehmend besteht das Luftdurchgangssystem 54 aus einem Luftdurchgang 54a, welcher gebildet ist von einer Leitung 68, die mit einem Auslass des Auslasswegs 52g1 der Pumpenabdeckung 52b verbunden ist, einem kopfseitigen Luftdurchgang 54b, welcher aus einem in dem Zylinderkopf 3 ausgebildeten Loch besteht, einem abdeckungsseitigen Luftdurchgang 54c, welcher aus einem in der Kopfabdeckung 4 ausgebildeten Loch besteht, einem Verbindungsluftdurchgang 54d, welcher von einem hohlen Positionierungsstift 69 gebildet ist, der an der Fläche vorgesehen ist, an der der Zylinderkopf 3 und die Kopfabdeckung 4 verbunden sind, um den kopfseitigen Luftdurchgang 54b und den abdeckungsseitigen Luftdurchgang 54c zu verbinden, und einem Verzweigungsluftdurchgang 54e, welcher von dem abdeckungsseitigen Luftdurchgang 54c verzweigt.
Der Verzweigungsluftdurchgang 54e, welcher aus einem in der Kopfabdeckung 4 ausgebildeten Loch besteht, kommuniziert mit der Luftkammer 37 und dem Luftdruckregler 53 über den abdeckungsseitigen Luftdurchgang 54c . Eine Öffnung 70 (auch auf 4 Bezug nehmend) ist an dem Verzweigungsluftdurchgang 54e vorgesehen. Unter Verwendung dieser Öffnung 70 kann der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 höher gehalten werden als der eingestellte Luftdruck PA zur Zeit der Abgabe von komprimierter Luft mit einem Druck höher als dem des eingestellten Luftdrucks PA von der Luftpumpe 52 zu einer vorgeschriebenen Zeit von der Abgabestartzeit der Luftpumpe 52. Die Öffnung 70 bildet daher einen Hochdruckhaltestruktur, um vorübergehend den Einspritzungslufte druck auf einem höheren Druck als dem des eingestellten Luftdrucks PA zu halten, wenigstens bis zu einer Zeit, welche mit der Einspritzstartzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 übereinstimmt. Ferner wird ein Pulsieren der von dem Luftdruckregler 53 geleiteten komprimierten Luft durch die Öffnung 70 unterdrückt und die Präzision der Regulierfunktion des Luftdruckreglers 53 wird verbessert.
Ferner kann durch die Anordnung der Leitung 68 an der Auslassseite des Zylinders 2 und die Ausbildung des kopfseitigen Luftdurchgangs 54b und des abdeckungsseitigen Luftdurchgangs 54c an der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 bzw. der Auslassseite der Kopfabdeckung 4 des Luftdurchgangssystems 54 die Luftdurchgänge 54a, 54b und 54c, welche die Luftkammer 37 von der Luftpumpe 52 erreichen, an der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 und der Auslassseite der Kopfabdeckung 4 vorgesehen werden, die verglichen mit der Einlassseite wegen des durch den Auslass kanal 10 strömenden Auspuffgases eine hohe Temperatur besitzen.
Als nächstes wird die Steuerung/Regelung des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 unter Verwendung der Auslasszeit TA der komprimierten Luft aus der Luftpumpe 52 und die ECU 80 unter Bezugnahme auf die 1, 3, 9 und 10 beschrieben. Auf 1 Bezug nehmend werden in die ECU 80 Erfassungssignale von einem Motorzustanderfassungsmittel eingegeben, welches umfasst: einen Drehzahlsensor 81 zur Erfassung einer Drehzahl der Kurbelwelle 5, welcher das Drehzahlerfassungsmittel zur Erfassung einer Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors E bildet, einen Lastsensor 82 zur Erfassung der Öffnung eines Drosselventils, welches an der Einlassvorrichtung vorgesehen ist, welcher ein Lasterfassungsmittel zur Erfassung einer Motorlast bildet, einen oberen Totpunktsensor 83 zur Erfassung einer Drehposition der Drehwelle 55, welcher ein oberer Totpunkterfassungsmittel zur Erfassung eines oberen Totpunkts eines Kompressionshubs des Verbrennungsmotors E bildet, einen Startsensor 84, welcher ein Starterfassungsmittel bildet zur Erfassung, wenn der Verbrennungsmotor E in einem Startzustand ist, ein Zirkulationswassertemperatursensor 85, welcher ein Motortemperaturerfassungsmittel zur Erfassung einer Motortemperatur bildet, einen Zündschalter 86, um eine Zündschaltung zur Steuerung/Regelung einer Energiezufuhr der Zündkerze 14 in einen Betriebszustand oder einen Nichtbetriebszustand zu setzen, und einen Schalter 87, um die Zündschaltung in einen Betriebszustand oder einen Nichtbetriebszustand zu setzen, welcher ein Leerlaufstopperfassungsmittel zur Erfassung eines Betriebs oder eines Nichtbetriebs der Leerlaufstoppsteuer/regeleinrichtung basierend auf einem Signal von der Leerlaufstoppsteuer/regeleinrichtung, um den Verbrennungsmotor E in einen Haltezustand zu Zeiten eines vorübergehenden Stopps, wie z.B. an einer Kreuzung usw. zu setzen.
Hier ist der Startzustand des Verbrennungsmotors E ein Betriebszustand von einer Startzeit, wo ein als ein Startmittel verwendeter Startmotor (nicht gezeigt) durch einen in einen Ein-Zustand gesetzten Startschalter betätigt wird, so dass die gegenwärtig in einem stationären Zustand befindliche Kurbelwelle 5 zu drehen beginnt, bis zu einer Startabschlusszeit, wo der Verbrennungsmotor E in einem reinen Verbrennungszustand ist. In dieser Ausführungsform ist der Startsensor 84 konfiguriert, um einen Drehzahlsensor 81 zu verwenden, wobei der Startzustand zugrundegelegt wird, der gegeben ist, wenn die Motordrehzahl Ne innerhalb des Drehzahlbereichs von Null für eine Startbeginnzeit bis zu der Motordrehzahl Ne zu der Zeit, wo der Start beendet ist, liegt.
Ferner steuern/regeln Steuer/Regelprogramme die Einspritzzeit TF der Einspritzung von Kraftstoff, welcher von dem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzt wird, und die Menge des Kraftstoffs (hier entspricht dies der Ventilöffnungszeit) und steuern die Einspritzzeit TM und die Einspritzmenge (welche in diesem Fall der Ventilöffnungszeit entspricht) der Einspritzzeit TM und Einspritzmenge des Kraftstoff/Luft-Gemisches, welches von dem Lufteinspritzventil 32 eingespritzt wird, d.h. von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 und verschiedenen Kennfeldern, wobei die ECU 80 das Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 gemäß dieser SteuerlRegelprogramme steuert/regelt.
Nachfolgend wird die Steuerung/Regelung des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 zur Zeit des Startzustands des Verbrennungsmotors E unter Bezugnahme auf die 3, 9 und 10 beschrieben. Auf das Flussdiagramm der 9 zur Veranschaulichung der Steuer/Regelroutine für die Startzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 Bezug nehmend wird im Schritt S1 eine Haltezeitbestimmungsflag Ft zur Startzeit dieser Routine auf 1 gesetzt, um eine Bestimmung in einem Schritt S6 einmal durchzuführen.
Als nächstes wird im Schritt S2 bestimmt, ob der Zündstromkreis in einem Betriebszustand ist oder nicht, d.h. ob der Zündschalter 86 und der Schalter 87 beide an sind oder nicht, und wenn diese Bestimmung negativ ist, wird die Routine beendet. Wenn der Schalter 87 an ist, ist die Leerlaufstoppsteuer/regeleinrichtung in einem Nichtbetriebszustand und ein Leerlaufstopp wird nicht durchgeführt. Wenn der Schalter 87 in einem AusZustand ist, ist der Zündstromkreis in einem Nichtbetriebszustand und die Leerlaufstoppsteuer/regeleinrichtung ist in einem Betriebszustand, so dass ein Leerlaufstopp durchgeführt wird. Wenn die Bestimmung des Schritts S2 positiv ist, wird die von dem Drehzahlsensor 81 erfasste Drehzahl Ne des Motors im Schritt S3 eingelesen. Vor dem Beginn des Starts ist die Motordrehzahl Ne Null.
Zum Schritt S4 weitergehend wird bestimmt, ob der Verbrennungsmotor E in einem Startzustand ist oder nicht basierend auf einem Erfassungssignal von dem Startsensor 84. Wenn diese Bestimmung negativ ist, arbeitet der Verbrennungsmotor in einem anderen als einem Startzustand. Da der Zündschalter 86 und der Schalter 87 in Aus-Zuständen sind, geht es dann zum Schritt S15 weiter und es wird bestimmt, ob der Zündstromkreis in einem Nichtbetriebszustand ist oder nicht. Wenn diese Bestimmung negativ ist, ist der Verbrennungsmotor E in einem Betriebszustand, es wird zum Schritt S3 zurückgekehrt und die Verarbeitung dieser Routine wird weiter durchgeführt.
Wenn die Bestimmung des Schritts S4 positiv ist, wenn der Verbrennungsmotor E in dem Startzustand ist, geht es zum Schritt S5 weiter und die Flag Ft wird zugewiesen. Wenn die Flag Ft auf 1 gesetzt ist, so dass es notwendig ist, zu bestimmen, ob die Stoppzeit t innerhalb einer vorgeschriebenen Stoppzeit t1 liegt oder nicht, geht es zum Schritt S6 weiter. Wenn die Betätigung des Schritts S5 negativ ist, wurde die Bestimmung der Stoppzeit t bereits durchgeführt. Es geht dann zum Schritt S11 weiter und es wird dann bestimmt, ob eine Steuerung/Regelung während des Starts der Einspritzzeit TM (auf 10 Bezug nehmend) des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 durchgeführt werden muss oder nicht.
Im Schritt S6 wird bestimmt, ob die von einem ein Zeiterfassungsmittel bildenden Zeitmesser zur Erfassung der Stoppzeit des Verbrennungsmotors E erfasste Stoppzeit t von der vorherigen Stoppzeit bis zur jetzigen Startbeginnzeit innerhalb einer vorgeschriebenen Stoppzeit t1 liegt oder nicht, welche dem Zustand entspricht, bei dem der Druck der Einspritzungsluft größer als der Basisluftdruck PAO ist. Dieser Zeitmesser (Zeitgeber) wird auch von einem Motorzustanderfassungsmittel zur Erfassung von Motorzuständen des Verbrennungsmotors E gebildet.
Der Druck der Einspritzungsluft fällt mit Verstreichen der Stoppzeit t allmählich ab, infolge des Entweichens von komprimierter Luft aus dünnen Spalten in dem Luftzufuhrsystem 50, welches von dem Zylinder 2, dem Zylinderkopf 3 und der Kopfabdeckung 4 usw. gebildet ist, da der Betrieb der Luftpumpe zur Stoppzeit des Verbrennungsmotors E gestoppt hat. Der Basisluftdruck PAO ist der niedrigste mögliche Druck, welcher das Einspritzen des Kraftstoff/Luft-Gemisches von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 beim Kompressionshub ermöglichen kann.
Daher ist bei einem normalen vorübergehenden Stopp des Verbrennungs motors E und Leerlaufstopps usw. zur Zeit eines erneuten Startvorgangs innerhalb einer kurzen Zeit nach dem Stopp des Verbrennungsmotors E die Stoppzeit t relativ kurz. Der Druckabfall der Einspritzungsluft ist daher im Wesentlichen nicht existent oder klein und der Druck der Einspritzungsluft ist ein Wert größer als der Basisluftdruck PAO. Daher ist nach einer Stoppzeit, welche eine kurze Zeit wie z.B. für einen Leerlaufstopp ist, wenn der Verbrennungsmotor E erneut gestartet wird, die Bestimmung im Schritt S6 positiv und es geht zum Schritt S8 weiter, nachdem im Schritt S7 die Flag Ft auf Null gesetzt wird. Im Schritt S8 hat die Einspritzungsluft einen Druck höher als der Basisluftdruck PAO und die Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches in den Kompressionshub ist möglich und daher ist es nicht notwendig, das Kraftstoff/Luftgemisch beim Ansaughub einzuspritzen. Eine Startzeitsteuer/regelfiag Fs kann dann auf Null gesetzt werden, um anzuzeigen, dass eine Steuerung/Regelung der Einspritzzeit TM während des Starts nicht durchgeführt wird.
Wenn die Stoppzeit t lang ist, verstreicht eine dem Zustand, in dem der Druck der Einspritzungsluft niedriger als der Basisluftdruck PAO ist, entsprechende Zeit. Wenn daher die Bestimmung des Schritts S6 negativ ist, wird im Schritt S9 die Flag Ft auf Null gesetzt und es geht zum Schritt S10 weiter. Im Schritt S10 hat die Einspritzungsluft einen niedrigeren Druck als den Basisluftdruck PAO und die Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches zur Zeit des Kompressionshubs ist schwierig. Die Flag Fs wird dann auf 1 gesetzt, um anzuzeigen, dass eine Steuerung/Regelung während des Starts ausgeführt wird, um die Einspritzzeit TM auf den Ansaughub zu setzen und es geht zum Schritt S11 weiter.
Dann geht es im Schritt S11, wenn die Flag Fs 1 ist, zum Schritt S12 weiter und es wird bestimmt, ob die Motordrehzahl Ne eine vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1 erreicht hat oder nicht. Diese vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1 ist die Motordrehzahl Ne, welche dem entspricht, wenn der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 den Basisdruck PAO erreicht und ist im Voraus basierend auf Experimenten usw. eingestellt.
Wenn die Bestimmung des Schritts S12 negativ ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 nicht den Basisluftdruck PAO erreicht hat, geht es zum Schritt S13 weiter und die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 wird nur für den Ansaughub eingestellt. Wie in 10(A) gezeigt, wird vor der Einspritzzeit TM zu einer Einspritzzeit TF von dem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzter Kraftstoff in der Richtung der Verbrennungskammer 8, welche einen Unterdruck aufweist, da sie in einem Ansaughub ist, zusammen mit der Einspritzungsluft einmal zu jedem Zyklus des Verbrennungsmotors E eingespritzt. Als ein Ergebnis der Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches bei diesem Ansaughub wird ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff/- Luftgemisch in der ganzen Verbrennungskammer 8 bis zur Zündzeit Ti vor dem oberen Kompressionstotpunkt ausgebildet und dieses homogene Kraftstoff/Luftgemisch kann dann in einer homogenen Weise verbrannt werden.
Insbesondere, wenn ein Zyklus in der Reihenfolge eines Ansaughubs, eines Kompressionshubs, eines Expansionshubs und eines Auspuffhubs durchgeführt wird, wird in jedem Zyklus die Einspritzzeit TF des Kraftstoffeinspritzventils 31 auf die erste Hälfte des Auspuffhubs eingestellt und die Einspritzzeit TM (die Einspritzzeit des Lufteinspritzventils 32 des Kraftstoff/- Lufteinspritzventils 30 wird so eingestellt, dass sie eine Zeit ist, welcher langsamer (später) als die Einspritzzeit TF ist und ist hier auf die erste Hälfte des Ansaughubs eingestellt.
Wenn zu dieser Zeit eine lange Zeitspanne vergangen ist, seitdem der Verbrennungsmotor E gestoppt wurde, und zwar in dem Ausmaß, dass der Luftdruck in der Luftkammer 37 infolge eines Entweichens der komprimierten Luft aus dünnen Spalten in dem Luftzufuhrsystem 50 gleich dem atmosphärischen Druck der Außenluft wird, wird zur Einspritzzeit TF des in 10(A) gezeigten gegenwärtigen Zyklus von dem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzter Kraftstoff zusammen mit der Einspritzungsluft für den vorangehenden Zyklus, welche einen erhöhten Luftdruck aufweist, und der Einspritzungsluft, welche einen Luftdruck gleich dem atmosphärischen Druck aufweist, zur Zeit des Anfangszyklus, nachdem der gegenwärtige Zyklus zu starten beginnt, in die Verbrennungskammer 8 eingespritzt. Zum gegenwärtigen Zyklus wird komprimierte Luft, welche zu der Auslasszeit TA der Luftpumpe 52, die so eingestellt ist, dass sie von der ersten Hälfte des Kompressionshubs zur zweiten Hälfte reicht, ausgelassen wird, derart, dass der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 erhöht ist und die erhöhte Einspritzungsluft wird zusammen mit dem Kraftstoff beim nächsten Zyklus in die Verbrennungskammer 8 eingespritzt. In dem Fall, wo die Zeit seit dem Stopp des Verbrennungsmotors E nicht in dem Ausmaß verstrichen ist, dass der Luftdruck innerhalb der Luftkammer 37 gleich dem atmosphärischen Druck wird, wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch unter Verwendung der Einspritzungsluft mit einem höheren Druck als dem atmosphärischen Druck vom Beginn des Starts an eingespritzt.
Als ein Ergebnis einer Verwendung der Schrittfolgen der Schritte S4 bis S6 und S9 bis S13, kann immer dann, wenn der Luftdruck der Einspritzungsluft niedriger als der Basisluftdruck PAO wird und der Verbrennungsmotor E dann zu starten beginnt, wobei sich der Stoppzustand über eine Zeitspanne erstreckt hat, welche beispielsweise ausreicht, dass der Luftdruck der Einspritzungsluft gleich dem atmosphärischen Luftdruck wird, die Einspritzzeit TM auf den Ansaughub eingestellt werden.
Wenn die Bestimmung des Schritts S12 positiv ist, ist der Einspritzungsluftdruck größer als der Basisluftdruck PAO. Es geht dann zum Schritt S14 weiter und die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 wird von dem Ansaughub zum Kompressionshub umgeschaltet und auf den Kompressionshub eingestellt. Wie in 10(8) gezeigt, wird vor der Einspritzzeit TM Kraftstoff, der zu einer Einspritzzeit TF von dem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzt wurde, in der Richtung der Verbrennungskammer 8, welche einen Unterdruck aufweist, da sie in einem Ansaughub ist, zusammen mit der Einspritzungsluft einmal jeden Zyklus des Verbrennungsmotors E eingespritzt. Zu dieser Zeit sammelt sich das von dem Kraftstoff/- Lufteinspritzventil 30 eingespritzte Kraftstoff/Luft-Gemisch hauptsächlich in dem Hohlraum 6a und um eine Verteilung in der Verbrennungskammer 8 zu verhindern oder zu unterdrücken, wird eine geschichtete Verbrennung durchgeführt, um das Kraftstoff/Luft-Gemisch mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch guter Brennbarkeit, welches in der Nähe der Zündkerze 14 vorhanden ist, zu verbrennen, wobei eine Luftschicht, welche keinen Kraftstoff enthält, an der Grenze des Hohlraums 6a vorhanden ist.
Insbesondere wird in jedem Zyklus die Austragszeit TF des Kraftstoffeinspritzventils 31 auf eine höhere (frühere) Zeit als die Austragszeit TA, beispielsweise in die spätere Hälfte des Ansaughubs bezüglich der Auslasszeit TA der Luftpumpe 52 eingestellt, welche sich von der früheren Hälfte des Kompressionshubs zu seiner letzteren Hälfte erstreckt. Die Austrags- bzw. Auslasszeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 (auch die Austrags- bzw. Auslasszeit des Lufteinspritzventils 32) ist eine Zeit, welche sich teilweise mit der Auslassperiode TA überlappt und sich teilweise mit der Auslasszeit TA nicht überlappt und ist auf die spätere Hälfte des Kompressionshubs eingestellt mit einer Zeiteinstellung, welche etwas langsamer bzw. später als die Auslasszeit TA ist. Auf jeden Fall ist die Einspritzzeit TM so eingestellt, dass sie mit einer Zeiteinstellungsperiode so überlappt, dass der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 höher als der eingestellte Luftdruck PA ist.
Im Startzustand ist der Motorzustand vom Beginn des Starts, bis eine vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1 erreicht ist, ein erster Motorzustand entsprechend einem Zustand, wo der Druck der Einspritzungsluft niedriger als der Basisluftdruck PAO ist. Zu der Zeit dieses ersten Zustands ist die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf den Ansaughub eingestellt. In dem Startzustand ist der Motorzustand, wenn die vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1 oder höher ist, ein zweiter Motorzustand, welcher einem Zustand entspricht, wo der Druck der Einspritzungsluft dem Basisluftdruck PAO entspricht oder höher ist. Zur Zeit dieses zweiten Zustands ist die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf den Kompressionshub eingestellt.
In Bezug auf den Schritt S4, wenn der Verbrennungsmotor E in einem anderen Zustand als zur Startzeit arbeitet, wird die Einspritzperiode TM durch die ECU 80 auf den Kompressionshub oder den Ansaughub gemäß dem Motorzustand eingestellt. Beispielsweise wird direkt nach dem Abschluss des Starts des Verbrennungsmotors E die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf die spätere Hälfte des Kompressions hubs eingestellt, wie in 10(B) gezeigt, in einem Teillaufbereich des Verbrennungsmotors E wie z.B. während eines Leerlaufs und eines Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit oder niedriger Last, und eine geschichtete Verbrennung wird durchgeführt. Ferner wird in einem separaten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors E für die Zeit eines Hochgeschwindigkeits- oder Hochlastbetriebs des Verbrennungsmotors E usw. die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf den Ansaughub eingestellt und ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff/Luftgemisch wird in der gesamten Verbrennungskammer 8 ausgebildet und eine gleichmäßige Verbrennung wird durchgeführt.
Wenn die Bestimmung des Schritts S4 negativ ist und die Bestimmung des Schritts S15 positiv ist, dann hat der Betrieb des Verbrennungsmotors E gestoppt, wobei dies Leerlaufstopps einschließt. Zu dieser Zeit geht es zum Schritt S16 weiter und nachdem der Zeitgeber zurückgesetzt wurde, wird eine Zählung begonnen und diese Routine endet. Dann wird die Verarbeitung vom Schritt S3 zum Schritt S14 jede vorgeschriebene Periode von der ECU 80 durchgeführt, bis die Bestimmung des Schritts S4 negativ ist, da der Start abgeschlossen ist.
Das Folgende ist eine Beschreibung des Betriebs und der Effekte der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration. Bei einem Verbrennungsmotor E, welcher ausgestattet ist mit der Luftpumpe 52, welche durch die Kraft des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 und der Kurbelwelle 5 angetrieben wird, und einer ECU 80 zum Einstellen der Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf den Ansaughub oder den Kompressionshub gemäß dem von den Motorzustandserfassungsmittel erfassten Motorzustand, führt die ECU 80 dann, wenn ein Start des Verbrennungsmotors E durch den Startsensor 84 erfasst wird, eine Steuerung/Regelung zur Zeit des Starts durch, um die Einspritzzeit TM auf den Ansaughub zu setzen, so dass zur Zeit des Starts des Verbrennungsmotors E ein Kraftstoff/Luftgemisch von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 zur Zeit des Ansaughubs eingespritzt wird, wo der Druck in der Verbrennungskammer 8, wenn die Motordrehzahl Ne niedrig wird, so dass der Druck der Einspritzungsluft, welche durch den Druck der von der durch die Kraft der Kurbelwelle 5 angetriebenen Luftpumpe 52 ausgetragenen komprimierten Luft erhöht wird, keinen ausreichend hohen Druck besitzt, um das Kraftstoff/- Luft-Gemisch beim Kompressionshub einzuspritzen. Zu dieser Zeit besitzt zusätzlich dazu, dass ein Unterdruckzustand in der Verbrennungskammer 8 herrscht, die Einspritzungsluft einen Druck, welcher höher als der relativ niedrige Druck der atmosphärischen Luft ist, als ein Ergebnis der von der Luftpumpe 52 zugeführten komprimierten Luft und die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoffluftgemisches in dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 und dem Druck in der Verbrennungskammer 18 ist daher groß, um eine Zerstäubung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer 8 zu unterstützen. Eine kraftvolle Luftströmung wird daher in der Verbrennungskammer 8 durch die Hochdruckeinspritzungsluft ausgebildet, welche zusammen mit dem Kraftstoff von dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 zur Zeit des Kompressionshubs eingeblasen (gespritzt) wird, um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu unterstützen. Eine überragende Brennbarkeit kann daher erreicht werden und ein geschichteter Verbrennungsvorgang ist möglich.
Als ein Ergebnis wird eine Zerstäubung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer 8 unterstützt, eine Brennbarkeit während des Starts wird verbessert und die Startleistung wird auch verbessert unter Verwendung einer einfachen Steuerung/Regelung, bei der die Einspritzzeit TM zum Ansaughub verändert wird, wenn ein Start des Verbrennungsmotors erfasst wird. Ferner wird der Luftdruck im Zylinderloch 2a zur Zeit des Kompressionshubs bei der Lufteinblasung verwendet und es besteht im Wesentlichen keine Gefahr, dass der Luftweg in dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 durch Ablagerungen blockiert wird. Ferner kann durch eine Einstellung der Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 auf den Kompressionshub eine überragende Brennbarkeit erreicht werden und eine geschichtete Verbrennung ist möglich.
Wenn eine vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1, welche dem Druck der Einspritzungsluft entspricht, der einen Basisdruck PAO erreicht, bei dem die Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches beim Kompressionshub möglich ist, von dem Drehzahlsensor 81 erfasst wird, welcher das Motorzustands erfassungsmittel bildet, welches verwendet wird, um die Kraftstoffmenge des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 und eine Einspritzzeitperiode zu berechnen, wird die Einspritzzeit TM vom Ansaughub zum Kompressionshub umgeschaltet, wenn der Druck der Einspritzungsluft den Basisluftdruck PAO erreicht hat, basierend auf Erfassungsergebnissen des Drehzahlsensors 81, ohne Verwendung eines Drucksensors, um den Druck der eingeblasenen Luft zu erfassen und eine Kraftstoffzerstäubung wird durchgeführt unter Verwendung der Einspritzungsluft mit einem Druck über dem Basisluftdruck PAO.
Ein Drucksensor ist daher nicht notwendig, um den Druck der Einspritzungsluft zu erfassen, Kosten können reduziert werden und eine Zerstäubung des Kraftstoffs kann unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt werden, um eine gute Startleistung sicherzustellen.
Wenn die von dem Zeitgeber bzw. Zeitmesser erfasste Haltezeit, wenn der Start des Verbrennungsmotors E erfasst wird, innerhalb einer vorgeschriebenen Haltezeit t1 liegt, welche einem Zustand entspricht, wo der Einspritzungsluftdruck höher als der Basisluftdruck PAO ist, stellt die ECU 80 die Einspritzzeit TM auf den Kompressionshub ein. Wenn die Haltezeit t als ein Ergebnis einer Durchführung einer Steuerung/Regelung zur Startzeit die vorgeschriebene Haltezeit t1 übersteigt, liegt die Haltezeit t von der vorhergehenden Betriebshaltezeit des Verbrennungsmotors E zu der gegenwärtigen Betriebsstartperiode innerhalb der vorgeschriebenen Haltezeit t. Ein Druckabfall der Einspritzungsluft infolge eines Entweichens der komprimierten Luft auf winzigen Spalten in den Luftzufuhrsystem 50 und der Luftkammer 37 von der Luftpumpe 52 zu dem Kraftstoff/Lufteinspritzventil 30 ist fast nicht vorhanden oder klein. Das Kraftstoff/Luftgemisch kann daher beim Kompressionshub eingespritzt werden, wenn der Druck der Einspritzungsluft am Beginn der Startzeit größer als der Basisluftdruck PAO ist, ohne eine Steuerung/Regelung zur Startzeit durchzuführen. Eine kraftvolle Luftströmung wird daher in der Verbrennungskammer 8 durch die Einspritzungsluft mit einem Druck höher als dem Basisluftdruck PAO ausgebildet und die Zerstäubung des Kraftstoffs wird unterstützt. Es ist daher möglich, eine überragende Brennbarkeit zu erhalten und ein geschichteter Verbrennungsvorgang ist direkt nach dem Beginn des Starts möglich.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor E in einem Startzustand ist, wenn die Aktivierung des Starts innerhalb einer kurzen Zeit nach einem vorübergehenden Halt wie z.B. einem Leerlaufstopp liegt, d.h. wenn die Haltezeit t innerhalb der vorgeschriebenen Haltezeit t1 liegt, wird als ein Ergebnis eine Einspritzung eines Kraftstoff/Luftgemisches unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt, ohne eine Steuerung/Regelung zur Startzeit auszuüben und die Brennbarkeit wird verbessert. Eine überlegene Startleistung wird daher sichergestellt und die Startperiode zum Betrieb in einer geschichteten Verbrennung kann schneller gemacht bzw. beschleunigt werden, um die Verbrennung entscheidend zu verbessern.
Der Auslassabschnitt 52g und die Leitung 68 der Luftpumpe 52 sind neben der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 angeordnet und der kopfseitige Luftdurchgang 54b und der abdeckungsseitige Luftdurchgang 54c sind an der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 bzw. der Auslassseite der Kopfabdeckung 4 angeordnet. Daher sind die Luftdurchgänge 54a, 54b und 54c des Luftdurchgangssystems 54, welches von der Luftpumpe 52 ausgetragene komprimierte Luft leitet, an der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 und der Auslassseite der Kopfabdeckung 4 angeordnet, welche verglichen mit der Einlassseite eine vergleichsweise hohe Temperatur besitzen, wegen des in dem Auslasskanal 10 strömenden Auspuffgases. Wenn komprimierte Luft, welche durch die Luftpumpe 52 so komprimiert wird, dass sie in der Temperatur ansteigt, durch die Luftdurchgänge 54a, 54b und 54c strömt, wird ein Temperaturabfall der komprimierten Luft unterdrückt und es ist möglich, die Temperatur der komprimierten Luft beizubehalten.
Wenn komprimierte Luft durch das Luftdurchgangssystem 54 strömt, wird als ein Ergebnis das Auftreten einer Kondensation infolge des Kontakts mit Durchgangswänden, welche eine niedrigere Temperatur als die Temperatur der komprimierten Luft besitzen, verhindert oder unterdrückt und die Temperatur der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 kann relativ hoch gehalten werden. Die Verdampfung von Kraftstoff zur Startzeit wird daher unterstützt und die Startleistung wird auch diesbezüglich verbessert.
Die gesamte Pumpenabdeckung 52b und der Auslassabschnitt 52g sind weiter zu der Seite der Verbindungsfläche 3d des Zylinders 2 bzw. des Zylinders 3 angeordnet, der oberste Teil der Pumpenkammer 52e ist im Wesentlichen über der Verbindungsfläche 3d angeordnet und die gesamte Luftkammer 37 ist näher zur Luftpumpe 52 hin als die Luftkammer 36 angeordnet. Als ein Ergebnis können die Luftdurchgänge 54a, 54b und 54c, welche die Luftkammer 37 von den Auslassabschnitt 52g des Luftdurchgangssystems 54 erreichen, klein gemacht werden und gemeinsam an und nahe der Auslassseite des Zylinderkopfs 3, wo der Auslasskanal 10 ausgebildet ist, angeordnet werden. Der Effekt der Wärmehaltung der komprimierten Luft in den Luftdurchgängen 54a, 54b und 54c, welche die Luftkammer 37 von der Luftpumpe 52 des Luftdurchgangssystems 54 erreichen, kann daher verbessert werden. Als ein Ergebnis trägt dies dazu bei, die Temperatur der Einspritzungsluft relativ hoch zu halten, eine Verdampfung des Kraftstoffs während des Starts wird unterstützt und die Startleistung wird verbessert.
Durch das Vorsehen einer Öffnung 70, welche eine Hochdruckaufrechterhaltungsstruktur bildet, um wenigstens bis zu einer, die Einspritzstartzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 überlappenden Zeit, vorübergehend den Druck der Einspritzungsluft auf einem Druck höher als dem eingestellten Luftdruck PA in dem Luftdurchgangssystem 54 zu halten, wird Kraftstoff zusammen mit Einspritzuhgsluft eines Drucks höher als dem eingestellten Druck PA zur Einspritzzeit TM eingespritzt und eine Zerstäubung von Kraftstoff in der Verbrennungskammer 8 wird daher unterstützt.
Wenn die Austragszeit TM während des Starts auf den Kompressionshub eingestellt wird, wird als ein Ergebnis die Zerstäubung von Kraftstoff in der Verbrennungskammer weiter unterstützt und der Startvorgang wird entsprechend verbessert.
Das Nachfolgende ist eine Beschreibung der Ausführungsform mit einer modifizierten Konfiguration eines Teils der Konfiguration der oben erwähnten Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform wird die Zeit des Umschaltens der Einspritzzeit TM vom Ansaughub zum Kompressionshub basierend auf der Motordrehzahl Ne festgesetzt. Jedoch kann wie in 11 gezeigt, dies auch basierend auf einer Einspritzzahl Ni des Kraftstoff/- Lufteinspritzventils 30 anstelle der Motordrehzahl Ne entschieden werden.
In einem Flussdiagramm der 11, welches eine Steuer/Regelroutine zur Steuerung/Regelung während des Starts zeigt, sind die Verarbeitung des Schritts S3 und des Schritts S12 des Flussdiagramms der 9 durch einen Prozess (Verarbeitung) des Schritts S23 und des Schritts S32 ersetzt, wobei andere Aspekte der Verarbeitung dieselben wie für das Flussdiagramm der 9 sind.
Speziell im Schritt S23 wird eine Zählung einer Einspritzfrequenz Ni des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 dann gestartet, wenn der Zündstromkreis in einen Betriebszustand eintritt. Im Schritt S32 wird bestimmt, ob Ni kleiner oder gleich einer vorgeschriebenen Einspritzzahl Ni1 ist oder nicht. Die vorgeschriebene Einspritzfrequenz Ni1 ist die Frequenz der Einspritzung Ni, welche dem entspricht, wenn der Druck der Einspritzungsluft in der Luftkammer 37 den Basisdruck PAO erreicht und kann eine Mehrzahl von vorgeschriebenen Zahlen, wie z.B. 4 bis 10 sein, die im Voraus basierend auf Experimenten usw. gesetzt sind.
Wenn die Bestimmung im Schritt S32 negativ ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass der Druck der Einspritzungsluft den Basisluftdruck PAO nicht erreicht hat, geht es zum Schritt S13 weiter und die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 wird nur für den Ansaughub gesetzt. Wenn ferner die Bestimmung des Schritts S12 positiv ist, ist der Druck der Einspritzungsluft der Basisdruck PAO oder höher, welcher das Kraftstoff-Luft-Gemisch beim Kompressionshub einspritzen kann. Es geht dann zum Schritt S14 weiter und die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/Lufteinspritzventils 30 wird von dem Ansaughub zum Kompressionshub umgeschaltet, um auf den Kompressionshub eingestellt zu werden.
Ein Einspritzfrequenzerfassungsmittel zur Erfassung der Frequenz einer Einspritzung Ni ist von einem Teil der ECU 80 gebildet, welche die Verarbeitung im Schritt S23 durchführt und das Einspritzfrequenzerfassungsmittel bildet auch das Motorzustandserfassungsmittel.
Gemäß dem mit dem Einspritzfrequenzerfassungsmittel ausgestatteten Verbrennungsmotor wird die Einspritzzeit TM vom Ansaughub zum Kompressionshub umgestellt, wenn der Druck der Einspritzungsluft den Basisluftdruck erreicht, basierend auf Erfassungsergebnissen des Einspritzfrequenzerfassungsmittels, ohne Verwendung eines Drucksensors zur Erfassung eines Drucks der Einspritzungsluft, so dass eine Kraftstoffzerstäubung unter Verwendung von Hochdruckeinspritzungsluft durchgeführt wird. Dies ergibt dieselben Ergebnisse wie für die Ausführungsform, wo die Bestimmung, ob der Basisdruck PAO erreicht wird oder nicht, auf der Motordrehzahl Ni basiert.
Der Startsensor 84 kann auch beginnen, eine Zeit während des Starts unter Verwendung des Ein- oder Aus-Zustands eines Startschalters anstelle des Drehzahlsensors 81 zu berechnen oder es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, welche einen Zeitgeber verwendet, bei dem eine Zeit abläuft, nachdem eine vorgeschriebene Zeitperiode verstrichen ist. Ferner kann auch ein Rückspulstarter als ein Startmittel verwendet werden.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Einspritzzeit TM des Kraftstoff/- Lufteinspritzventils 30 während des Hochgeschwindigkeits- oder Hochlastbetriebs des Motors E nur auf den Ansaughub eingestellt, aber er kann auch auf den Ansaughub bzw. den Kompressionshub eingestellt werden. In diesem Fall wird die dem Betriebszustand entsprechende Kraftstoffmenge der Verbrennungskammer 8 getrennt zwischen dem Ansaughub und dem Kompressionshub zur Verfügung gestellt.
Der Verbrennungsmotor kann auch ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor sein. Ferner kann der Verbrennungsmotor an anderen Fahrzeugen als Krafträdern angebracht sein und zusätzlich zu Krafträdern kann er als ein Außenbordmotor oder als andere Maschiene verwendet werden.
Zusammenfassend ist es ein Ziel der Erfindung, einen Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp mit einer überragenden Startleistung durch eine einfache Steuerung/Regelung bereitzustellen.
Hierfür besitzt ein Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp ein Kraftstoff/Lufteinspritzventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoff/Luftgemisches aus Kraftstoff und Einspritzungsluft in eine Verbrennungskammer, eine durch die Kraft einer Kurbelwelle angetriebene Luftpumpe zum Ausstoßen von komprimierter Luft, welche die Einspritzungsluft bildet und ein Steuer/Regelmittel zum Einstellen einer Einspritzzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils. Das Steuer/Regelmittel setzt die Einspritzzeit TM auf den Ansaughub S3, S12, S13, wenn ein Start des Verbrennungsmotors erfasst wird, und schaltet die Einspritzzeit TM vom Ansaughub zum Kompressionshub S3, S12, S14 um, wenn die Motordrehzahl Ne eine vorgeschriebene Motordrehzahl Ne1 erreicht, welche einem Zustand entspricht, wo der Druck der Einspritzungsluft einen eingestellten Druck erreicht, bei dem eine Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches beim Kompressionshub möglich ist.

Claims

Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp mit einem Kraftstoff-/Lufteinspritzventil (30) zum direkten Einspritzen eines Kraftstoff/Luftgemisches aus Kraftstoff und Einspritzungsluft in eine Verbrennungskammer (8), einer durch die Kraft einer Kurbelwelle (5) angetriebenen Luftpumpe (52) zum Ausstoßen von komprimierter Luft, welche die Einspritzungsluft bildet, und einem Steuer/Regelmittel (80) zum Einstellen einer Einspritzzeit des Kraftstoff/Lufteinspritzventils (30), umfassend: ein Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) zur Erfassung eines Motorzustands des Verbrennungsmotors (E), wobei das Steuer/Regelmittel (80) die Einspritzzeit gemäß dem von dem Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) erfassten Motorzustand auf den Kompressionshub des Verbrennungsmotors (E) einstellt und dann, wenn von dem Motorzustandserfassungsmittel (81) ein Start des Verbrennungsmotors (E) erfasst wird, die Einspritzzeit auf den Ansaughub des Verbrennungsmotors (E) eingestellt und während des Starts eine Steuerung/Regelung durchgeführt wird.
Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) ein Drehzahlerfassungsmittel (81) zur Erfassung einer Drehzahl (Ne) des Motors (E) umfasst, so dass dann, wenn von dem Drehzahlerfassungsmittel (81) erfasst wird, dass die Drehzahl (Ne) des Motors (E) eine vorgeschriebene Motordrehzahl erreicht hat, was einem Zustand entspricht, in dem der Druck der Einspritzungsluft einen Basisluftdruck (PA0) erreicht, bei dem die Einspritzung eines Kraftstoff/Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, das Steuer/Regelmittel (80) während der Startsteuerung/regelung die Einspritzzeit vom Ansaughub zum Kompressionshub umschaltet.
Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) ein Einspritzfrequenzerfassungsmittel (80) zur Erfassung einer Einspritzfrequenz des Kraftstoff/Lufteinspritzventils (30) umfasst, so dass dann, wenn von dem Einspritzfrequenzerfassungsmittel (80) erfasst wird, dass die Einspritzfrequenz des Kraftstoff/Lufteinspritzventils (30) eine vorgeschriebene Einspritzfrequenz erreicht hat, was einem Zustand entspricht, in dem der Druck der Einspritzungsluft einen Basisluftdruck (PA0) erreicht hat, bei dem die Einspritzung eines Kraftstoff/Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, das Steuer/Regelmittel (80) während der Startsteuerung/regelung die Einspritzzeit vom Ansaughub zum Kompressionshub umschaltet.
Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorzustandserfassungsmittel (80 bis 87) ein Zeiterfassungsmittel zur Erfassung einer Haltezeit (t) des Verbrennungsmotors (E) umfasst, so dass dann, wenn die von dem Zeiterfassungsmittel erfasste Haltezeit (t) innerhalb einer vorgeschriebenen Haltezeit (t1) liegt, was einem Zustand entspricht, in dem der Druck der Einspritzungsluft höher als ein Basisluftdruck (PA0) ist, bei dem eine Einspritzung des Kraftstoff/Luftgemisches in dem Kompressionshub möglich ist, wenn ein Start des Verbrennungsmotors (E) von dem Motorzustandserfassungsmittel (84) erfasst wird, das Steuer/Regelmittel (80) die Einspritzzeit auf den Kompressionshub einstellt, und wenn die Haltezeit (t) die vorgeschriebene Haltezeit (t1) überschreitet, eine Steuerung/Regelung während des Starts durchgeführt wird.