DE3619794A1

DE3619794A1 - Elektronisch gesteuerte einspritzanlage fuer mindestens einen zylinder aufweisende zweitakt-motoren und verfahren zur steuerung der kraftstoffeinspritzung bei derartigen motoren

Info

Publication number: DE3619794A1
Application number: DE19863619794
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Phys Dr Klein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-06-12
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1987-12-17
Also published as: JPS62298636A; KR880000681A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Einspritzanlage für mindestens einen Zylinder aufwei sende Zweitakt-Motoren nach der Gattung des Hauptan spruchs sowie ein Verfahren zur Steuerung der Kraft stoffeinspritzung bei derartigen Motoren.

Einspritzanlagen für Zweitakt-Motoren dienen u.a. da zu, die Austreibung der im Betrieb des Motors ent stehenden Verbrennungsgase aus dem Zylinder- bzw. Ver brennungsraum in dem sogenannten Spültakt zu verbes sern. Die dazu nötige Spülmenge dient gleichzeitig als Füllung für den nächsten Kompressions- und Ver brennungstakt.

Bei einer bekannten elektronisch gesteuerten Ein spritzanlage der eingangs genannten Art (DE-OS 31 08 610) wird Kraftstoff durch eine von einem Steuersig nalgenerator gesteuerten elektronisch betätigbaren Kraftstoff-Einspritzeinrichtung unmittelbar in den Kurbelgehäusebereich eines jeden Zylinders eines Zwei takt-Motors eingespritzt. Der Kraftstoff vermischt sich dabei mit der einströmenden Einlaßluft. Das Ein laßluft-Kraftstoff-Gemisch strömt nach der Vorverdich tung im Kurbelgehäuse in den Brennraum, wo es in dem Spültakt die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungs raum verdrängt.

Bei einer anderen bekannten elektronisch gesteuerten Einspritzanlage der genannten Art (SAE-Paper Nr. 78 06 67 (1978)) wird Kraftstoff in den Überströmkanal oder den Zylinder eingespritzt. Dabei vermischt sich der Kraftstoff mit der überströmenden Luftmenge, dem Frischgas. Das Frischgas-Kraftstoff-Gemisch verdrängt in dem sogenannten Spültakt die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum.

Ein Nachteil der bekannten Einspritzanlagen ist es, daß die Spülmenge nie genau auf die Menge der Ver brennungsgase abgestimmt werden kann, so daß entweder noch unverbrannter Kraftstoff in den Auspufftrakt ge langt, was zu unerwünschten Geräuschen durch ver schleppte Verbrennungen führt, oder Verbrennungsgase im Zylinder verbleiben und die Leistung der Brenn kraftmaschine reduzieren oder sogar die Zündung des Gemisches ganz verhindern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einspritzanlage gemäß Hauptan spruch und das erfindungsgemäße Verfahren nach An spruch 6 haben demgegenüber den Vorteil, daß der Ver brennungsvorgang bei Zweitakt-Motoren wesentlich ver bessert wird, indem Verbrennungsgase aus dem Zylinder raum ausgespült werden, wobei so gut wie keine unver brannten Kraftstoffanteile in den Auspufftrakt gelan gen. Gleichzeitig wird die Motorleistung erhöht. Dies wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung der Einspritz anlage erreicht, welche die Kraftstoffeinspritzung in die überströmende Luftmenge so steuert, daß die Kraft stoffzufuhr drehzahl- und/oder lastabhängig während mindestens eines Spültakts durch entsprechende Steue rung des jeweils einem Zylinder zugeordneten Ein spritzventils unterbrochen werden kann. Dadurch wer den besonders im Leerlauf- und Teillastbetrieb die Kohlenwasserstoffemission und auch die Geräuschent wicklung durch verschleppte Verbrennungen von Kraft stoffanteilen im Auspufftrakt wesentlich vermindert und gleichzeitig die Motorleistung erhöht. Im Gegen satz zur Zylinderabschaltung bei Viertakt-Motoren dient hier die Durchführung von Spültakten ohne Kraft stoffeinspritzung, bei denen dann auch kein Verbren nungs- bzw. Arbeitstakt erfolgt, dazu, eine möglichst gut entflammbare Zylinderfüllung zu erhalten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptan spruch angegebenen Einspritzanlage sowie des in An spruch 6 gekennzeichneten Einspritzverfahrens möglich.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff in den Überströmkanal des Zweitakt-Motors eingespritzt. Bevorzugt wird mit Hilfe der Einspritz anlage und des Einspritzverfahrens das Einspritzven til des Zylinders so angesteuert, daß alternativ oder in Kombination mit kraftstofffreien Spültakten die Kraftstoffeinspritzung bei mit Kraftstoffeinspritzung erfolgenden Spültakten am Ende eines jeden Spültakts erfolgt. Dadurch wird eine gewisse Schichtladung er zielt: Die Verbrennungsgase werden am Anfang eines Spültakts durch das überströmende kraftstofffreie Frischgas verdrängt, erst später, am Ende des Spül takts, wird über das Einspritzventil Kraftstoff in die überströmende Luftmenge eingespritzt. Dadurch wird dann der Verbrennungsraum mit einem zündfähigen Frischgas-Kraftstoff-Gemisch gefüllt, wobei praktisch kein unverbrannter Kraftstoff in den Auspufftrakt ge langt.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Dabei gibt die Figur eine Prin zipskizze der erfindungsgemäßen Einspritzanlage für einen Zweitakt-Motor mit einem Zylinder wieder.

Die Figur zeigt einen Zweitakt-Motor 2 mit einem einen Verbrennungsraum 4 umschließenden Zylinder 6, einer Zündkerze 10, einem Kolben 12 und mit einer in einem Kurbelgehäuse 14 angeordneten Kurbelwelle 16. Außerdem sind ein Überströmkanal 20 sowie ein Auspuff kanal 22 dargestellt. Eine Steuereinrichtung 30 ist mit einem in dem Überströmkanal 20 angeordneten Ein spritzventil 32 verbunden. Die Stellung des Kolbens 12 wird mit Hilfe eines Sensors 34, hier mittels eines an der Kurbelwelle 16 angeordneten Sensors 34 ermittelt, der entsprechende Signale an die Steuerein richtung 30 abgibt. Die Kolbenstellung kann jedoch auf jede beliebige Weise festgestellt und der Steuer einheit 30 übermittelt werden.

Im Betrieb des Zweitakt-Motors 2 strömt Frischgas über eine nicht dargestellte Einlaßleitung in das Kur belgehäuse 14, wird dort vorverdichtet und gelangt über den Überströmkanal 20 in den Verbrennungsraum 4. Dabei verdrängt das Frischgas in dem Spültakt die im vorangegangenen Arbeitstakt entstandenen Verbren nungsgase aus dem Verbrennungsraum 6. Diese werden durch den Auspuffkanal 22 ausgetrieben.

Besonders im Leerlauf- und Teillastbetrieb ist die Verdrängung der Verbrennungsgase unvollständig. Es bleiben daher soviel Verbrennungsgase im Verbrennungs raum 4, daß eine Zündung des im Verbrennungsraum 4 vorhandenen Gemisches häufig nicht erfolgen kann. Da durch gelangt unverbrannter Kraftstoff in den Auspuff trakt des Zweitakt-Motors 2, wo verschleppte Verbren nungen zu einer erheblichen Geräuschbelästigung und zu hohen Kohlenwasserstoffemissionen führen. Gleich zeitig wird die Motorleistung reduziert.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einspritzanlage bzw. des erfindungsgemäßen Einspritzverfahrens wird das in dem Überströmkanal 20 angeordnete Einspritzventil 32 durch die Steuereinrichtung 30 so gesteuert, daß vor zugsweise im Leerlauf- und Teillastbetrieb ein oder mehrere aufeinanderfolgende Spültakte ohne Zugabe von Kraftstoff erfolgen können. Dadurch wird der Verbren nungsraum 4 gänzlich von Verbrennungsgasen befreit. Wenn anschließend Kraftstoff über das Einspritzventil 32 in das überströmende Frischgas eingespritzt wird, kann eine Zündung des Gemischs sicher erfolgen. Auf diese Weise wird auch verhindert, daß unverbrannter Kraftstoff in den Auspuffkanal 22 gelangt und dort verbrennt. Dadurch wird die Geräuschentwicklung eben so wie die Emission von Kohlenwasserstoff wesentlich reduziert und gleichzeitig die Motorleistung gestei gert.

Bei Zweitakt-Motoren mit beispielsweise vier oder sechs Zylindern steuert die Steuereinrichtung 30 die Einspritzventile 32 der Zylinder 6 so, daß vorzugs weise im Leerlauf- oder Teillastbetrieb nur einzelne Zylinder 6 mit Kraftstoff beschickt werden, während andere einen oder mehrere aufeinanderfolgende Spül takte ohne Zugabe von Kraftstoff ausführen. Es findet somit eine "Einzelzylinderabschaltung" statt.

Die Steuereinrichtung 30 steuert das Einspritzventil 32 in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 12. Die Kolbenstellung wird dazu mittels des nahe der Kur belwelle 16 des jeweiligen Kolbens 12 angeordneten Sensors 34 festgestellt, der die Stellung der Kurbel welle 16 und damit die Kolbenstellung erfaßt und ent sprechende Signale an die Steuereinrichtung 30 lei tet. Diese wertet die Signale des Sensors 34 aus und steuert das Einspritzventil 32 entsprechend. Durch bestimmte Kurbelwellen- bzw. Kolbenstellungen werden dabei Anfang und Ende eines Spültakts definiert.

Die Steuerung des Einspritzventils 32 erfolgt bei Spültakten mit Kraftstoffeinspritzung dergestalt, daß die Kraftstoffeinspritzung am Ende eines Spültakts erfolgt, wodurch eine Schichtladung des Verbrennungs raums 4 erreicht wird. Dazu hält die Steuereinrich tung 30 das Einspritzventil 32 am Anfang eines Spül takts geschlossen. Dadurch gelangt zunächst das im Kurbelgehäuse 14 verdichtete Frischgas, das keinerlei Kraftstoff enthält, über den Überströmkanal 20 in den Verbrennungsraum 4 und verdrängt die Verbrennungs gase. Diese treten in den Aufpuffkanal 22. Erst am Ende des Spültakts öffnet die Steuereinrichtung 30 das Einspritzventil 32, so daß Kraftstoff in das über strömende Frischgas eingespritzt wird. Dadurch ge langt eine "Schicht" von mit Kraftstoff gesättigten Frischgasen in den Verbrennungsraum 4. Durch diese Schichtladung wird eine optimal entflammbare Zylinder füllung erreicht.

Mit Hilfe der Erfindung wird eine verbesserte Füllung des Verbrennungsraums eines Zweitakt-Motors erreicht, wobei die Geräuschentwicklung und die Emissionen von Kohlenwasserstoffen reduziert und gleichzeitig Lei stungsverluste des Motors vermieden werden.

Die Steuerungseinrichtung der Einspritzanlage kann mit einer Steuerschaltung für die Zündung in einem einzigen elektronischen Steuergerät zusammengefaßt werden, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung ver lassen würde.

Claims

1. Elektronisch gesteuerte Einspritzanlage für minde stens einen Zylinder aufweisende Zweitakt-Motoren, die
mindestens ein dem Zylinder (6) zugeordnetes Ein spritzventil (32) und
eine das Einspritzventil (32) steuernde Steuereinrich tung (30) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) die Kraftstoffeinsprit zung in die überströmende Luftmenge so steuert, daß in Abhängigkeit von Drehzahl und/oder Last mindestens ein Spültakt ohne Kraftstoffzugabe möglich ist.

2. Elektronisch gesteuerte Einspritzanlage nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (32) seinem Zylinder (6) so zugeordnet ist, daß die Kraftstoffeinspritzung in den Überströmkanal (20) des Zylinders (6) erfolgt.

3. Elektronisch gesteuerte Einspritzanlage nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (32) seinem Zylinder (6) so zugeordnet ist, daß die Kraftstoffeinspritzung direkt in den Verbrennungsraum (4) des Zylinders (6) erfolgt.

4. Elektronisch gesteuerte Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (32) durch die Steuereinrich tung (30) so steuerbar ist, daß bei mit Kraftstoffein spritzung erfolgenden Spültakten die Kraftstoffein spritzung am Ende eines jeden Spültakts erfolgt.

5. Elektronisch gesteuerte Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen der Steuereinrichtung (30) zugeordneten Sensor (34) zur Bestimmung des Kraftstoffeinspritzzeit punkts, der zur Erfassung der momentanen Betriebs stellung eines im Zylinder (6) angeordneten Kolbens (12) die Stellung einer Kurbelwelle (16) des Zwei takt-Motors (2) feststellt.

6. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei mindestens einen Zylinder aufweisenden Zweitakt- Motoren mit Hilfe einer elektronisch gesteuerten Ein spritzanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Drehzahl und/oder Last minde stens ein Spültakt ohne in die überströmende Luft menge erfolgende Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff in einen Überströmkanal (20) des Zylinders (6) eingespritzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum (4) des Zylinders (6) eingespritzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit Kraftstoffeinspritzung erfolgenden Spül takten der Kraftstoff am Ende des Spültakts einge spritzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe eines Sensors (34) festgelegt wird, der zur Er fassung der momentanen Betriebsstellung eines im Zy linder (6) angeordneten Kolbens (12) die Stellung einer Kurbelwelle (16) des Zweitakt-Motors (2) fest stellt und ein entsprechendes Signal an eine Steuer einrichtung (30) der Einspritzanlage abgibt.

11. Zweitakt-Motor mit mindestens einem Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einpritzanlage nach Anspruch 1 verwendet oder ein Einspritzverfahren nach Anspruch 6 angewandt wird.