DE4030769C2 - Zweitakt-Dieselmotor - Google Patents

Zweitakt-Dieselmotor

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Zweitakt-Dieselmotoren und der Abgasreinigung bei solchen Motoren, insbesondere innerhalb eines Arbeitsbereiches zwischen niedriger und mittlerer Belastung des Motors.
Bei einem Zweitakt-Dieselmotor wird zuerst nur die Ansaugluft komprimiert und an­ schließend durch die Spülkanäle bzw. Spülöffnungen in die Verbrennungskammer des Zylinders eingeführt. Die Ansaugluft wird sodann dort in der Verbrennungskam­ mer weiter komprimiert, wobei in diese Verbrennungskammer bei hoher Temperatur, die durch die Verdichtung verursacht wird, Kraftstoff eingespritzt wird, um durch Selbstentzündung verbrannt zu werden.
Bei derartigen Dieselmotoren wird die Ausgangsleistung durch eine Erhöhung oder Verminderung der in den Verbrennungsraum eingespritzten Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird so festgelegt, daß sie mit der Zunahme der Motordrehzahl oder der Motorbelastung erhöht werden kann.
Hierbei besteht die Neigung, daß bei einer Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge und Beibehaltung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes die Nachverbrennungsdauer nach dem oberen Totpunkt verlängert wird, so daß Emissionen von Kohlenwasser­ stoffen oder Kohlenmonoxid (HC, CO) sowie Dieselteilchen (Rußteilchen) im Abgas zunehmen. Dies ist im Hinblick auf Maßnahmen zur Abgasreinigung unerwünscht. Daher ist der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung im Leerlaufbereich über einen Niedrig- bis Mittellastbereich in Richtung spät verstellt worden. Im Anschluß daran ist dann mit einer festen Ge­ schwindigkeit bzw. einem festen Maß im Verhältnis zur Zunahme der Motorbelastung wieder vorverstellt worden.
Wenn jedoch die Motorausgangsleistung durch Steuerung der Kraftstoffeinspritz­ menge gesteuert wird, wird in einem Niedriglast-Arbeitsbereich, in dem die Kraft­ stoffeinspritzmenge klein ist, wie dies innerhalb des Betriebsbereiches vom Leerlauf bis zum Niedriglast-Arbeitsbereich der Fall ist, das Verhältnis an überschüssiger Luft zu groß, und die Sauerstoffmenge in der Luft wird in bezug auf die Kraftstoffmenge übermäßig groß. Daher wird bei Ansteigen der Verbrennungsgeschwindigkeit die Verbrennungstemperatur höher und der Stickstoff und der Sauerstoff innerhalb des Verbrennungsraumes reagieren miteinander, wobei dies in nachteiliger Weise eine Erhöhung der Stickoxidemission (NOx) verursacht.
Außerdem tritt mit dem Anstieg der Verbrennungstemperatur die Schwierigkeit auf, daß das Dieselmotoren eigene Klopf- oder Nagelgeräusch stärker wird.
Unter Berücksichtigung der vorerwähnten Schwierigkeiten und Nachteile des Stan­ des der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt- Dieselmotor zu schaffen, bei dem die Emission von schädlichen Bestandteilen, wie z. B. NOx, HC und CO innerhalb eines bis zu niedrigen und mittleren Belastungen reichenden Arbeitsbereiches des Motors verringert und außerdem die Erzeugung von Klopf- oder Nagelgeräuschen be­ schränkt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Zweitakt-Dieselmotor mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.
Weiter bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Un­ teransprüchen dargelegt.
Ein Zweitakt-Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere insofern vorteilhaft, als hierdurch die Spülwirkung zum Ausspülen bzw. Reinigen des Ver­ brennungsraumes von den Verbrennungsgasen mit einer Verminderung der Spül­ luftmenge der Ansaugluft unvollständiger wird und mehr Verbrennungsgas in dem Verbrennungsraum als vorher verbleibt, selbst nach Beendigung des Spülhubes.
Während die höchste Verbrennungstemperatur hierdurch verringert wird, da viele Komponenten des Verbrennungsgases eine größere spezifische Wärme aufweisen, wird, da das Verbrennungsgas ein sogenanntes inaktives Gas ist, die Ansaugluft verdünnt und ihre Sauerstoffkonzentration bzw. ihr Sauerstoffgehalt vermindert.
Demzufolge kann die überschüssige Luftmenge innerhalb eines Niedriglastarbeitsbe­ reiches bis hin zu einem Mittellastarbeitsbereich des Motors wesentlich niedriger ge­ halten werden und die Emission von Stickoxid (NOx) kann vermindert werden. Überdies wird es durch die Verminderung der Sauerstoffkonzentration schwieriger, Klopf- und Nagelgeräusche zu erzeugen, so daß es möglich wird, diese Geräusche zu vermindern.
Da die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Verbrennungsraumes vermindert wird, wenn die Spülluftmenge vermindert wird, wird es andererseits schwierig, den Kraft­ stoff zu zünden. Der beim Dieselmotor unerwünschte Zündverzug nimmt zu. Dies führt seinerseits dazu, daß die Nachbrenndauer nach dem oberen Totpunkt verlän­ gert wird. Obwohl die Emission von CO oder HC und Rußteilchen hierbei zunehmen, kann, da der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung gleichzeitig mit der Verminderung der Spülluftmenge bei dem erfindungsgemäßen Dieselmotor vor­ verstellt wird, der Kraftstoff soviel eher gezündet werden, so daß hierdurch die obige Verlängerung der Nachbrenndauer kompensiert werden kann. Obwohl die Spülluft­ menge vermindert wird, kann daher die Verbrennungsdauer verkürzt werden und die Emission von CO und HC kann vermindert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Zweitakt-Dieselmotors nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem zugehörigen Steuersystem und dem Zeitgeber (Spritzversteller) auf Seiten einer Kraftstoffeinspritzpumpe,
Fig. 2 ein Kennliniendiagramm, das den Motorbetriebsbereich zeigt, in dem die Spülluftmenge vermindert wird,
Fig. 3 ein Kennliniendiagramm, das den Betrag der Vorverstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes und Größe bzw. Geschwindigkeit der Verminderung der Spülluftmenge in Abhängigkeit von der Motorbelastung,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das den Inhalt einer Mikroprozessorverarbeitung zeigt,
Fig. 5 ein Kennliniendiagramm, das die Emissionskennlinien von NOx, CO und HC für den Fall zeigt, daß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung vorverstellt wird,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe des Dieselmotors nach Fig. 1,
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, das die Inhalt einer Mikroprozessorverarbeitung zeigt,
Fig. 8 eine Vorderansicht des Zweitakt-Dieselmotors nach Fig. 1,
Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines Zweitakt-Dieselmotors nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Steuersystem und einem Zeitgeber (Spritzversteller auf Seiten einer Kraftstoffeinspritzpumpe), und
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, das die Inhalt einer Mikroprozessorverarbeitung zeigt.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 10 erläutert. Wie insbesondere aus den Fig. 1, 7 und 8 ersichtlich ist, zeigt dieses einen Dreizylinder-Zweitakt-Dieselmotor für Kraftfahrzeuge mit einem Kurbelgehäuse 1, in dem eine Kurbelwelle 2 aufgenommen ist. Das Kurbelgehäuse 1 ist mit einem Zylinderblock 3 verbunden, der durch einen Zylinderkopf 4 nach oben abgeschlossen ist. Innerhalb des Zylinderblockes 3 sind drei Zylinder 5 in Reihenanordnung in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 und parallel zueinander angeordnet, wobei ein Kolben 6 jedes Zylinders durch eine Pleuelstange 7 mit einem Kurbelzapfen 2a mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist.
Zwischen einem Kopfabschnitt des Kolbens 6 und dem Zylinderkopf 4 wird jeweils ein Verbrennungsraum bzw. eine Verbrennungskammer 8 in jedem Zylinder 5 begrenzt. In dem Zylinderkopf 4 ist jeweils eine Vorbrennkammer 9, die eine Wirbelkammer bildet, vorgesehen, welche mit dem jeweiligen Verbrennungsraum 8 verbunden ist. Ferner sind jeweils ein Kraftstoffeinspritzventil 10 und eine Glühkerze 11 angeordnet, die in die Vorbrennkammer 9 hineinweisen.
Der Zylinderblock 3 besitzt eine Mehrzahl von sich durch diesen hindurch erstreckenden Spülkanälen 12. Ein Ende jedes Spülkanales 12 befindet sich auf der Innenfläche des jeweiligen Zylinders 5, so daß er durch den zugehörigen Kolben 6 geöffnet oder geschlossen wird und das andere Ende jedes dieser Spülkanäle 12 öffnet sich in den Kurbelraum 13 innerhalb des Kurbelgehäuses 1.
Der Zylinderblock 3 besitzt auch einen Hauptabgaskanal 14 und einen Hilfs- oder Unter-Abgaskanal 15, die sich durch den Zylinderblock 3 erstrecken. Ein Ende jedes dieser Abgaskanäle 14 und 15 öffnet sich auf der Innenfläche des jeweiligen Zylinders 5, so daß er durch den Kolben 6 geöffnet oder verschlossen werden kann und das andere Ende des Hauptabgaskanales 14 öffnet sich zur Außenseite des Zylinderblockes 3 hin. Ein Ende des Hilfs- oder Unterabgaskanales 15 ist in Richtung zu dem Zylinderkopf 4 hin verlagert, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß er höher angeordnet werden kann als der Hauptabgaskanal 14 und das andere Ende dieses Hilfsabgaskanales 15 öffnet sich in den Hauptabgaskanal 14.
Mit jedem der Hauptabgaskanäle 14 jedes Zylinders 5 ist ein Auspuffrohr 21 verbunden.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erstreckt sich durch den Zylinderblock 3 eine kreisförmige Durchgangsbohrung 17, die an einer Stelle entsprechen dem Mittelabschnitt des Hilfs- bzw. Unter-Abgaskanales 15 angeordnet ist und die sich quer durch diesen Hilfsabgaskanal 15 in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 erstreckt, wobei in der Durchgangsbohrung 17 Öffnungs-/Schließ-Ventile 18 angeordnet sind, die eine Änderungseinrichtung für das Kompressionsverhältnis bzw. Verdichtungsverhältnis bilden. Die Öffnungs-/Schließ-Ventile 18 sind zylindrisch ausgebildet und um ihre jeweilige Achse drehbar innerhalb der Durchgangsbohrung 17 angeordnet. Jedes Öffnungs-/Schließ-Ventil 18 hat diametral eine Verbindungsbohrung 19, die das Ventil 18 an einer Stelle durchsetzt, welche dem Hilfsabgaskanal 15 zugewandt ist und jedes Öffnungs-/Schließ-Ventil 18 kann durch einen Schrittmotor (nicht gezeigt) zwischen seiner Offen-Stellung, in der die obige Verbindungsbohrung 19 mit dem Hilfsabgaskanal 15 kommunizierend übereinstimmt, und seiner Schließstellung, in der die vorgenannte Verbindungsbohrung 19 gegenüber dem Hilfsabgaskanal 15 verlagert und nicht mit diesem kommunizierend verbunden ist, drehbetätigt werden.
In diesem Fall ist der Schrittmotor vorgesehen, um durch einen Mikrocomputer gesteuert zu werden, der die Betriebsbedienung des Motors aus verschiedenen Daten, wie z. B. der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage des Drosselöffnungsgrades, der Motordrehzahl, der Kühlwassertemperatur etc. erfaßt und die Drehstellung der Öffnungs-/Schließ-Ventile 18 festlegt.
Da die Länge des Verdichtungshubes, nachdem der Kolben 6 in seinen Kompressionshub gelangt ist, verändert wird, je nachdem, ob der Hilfsabgaskanal jeweils durch das Öffnungs-/Schließ-Ventil 18 geöffnet oder geschlossen ist, wird das Verdichtungsverhältnis in zwei Stufen in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand geändert und das Verdichtungsverhältnis wird bei diesem Ausführungsbeispiel beim Start, während des Leerlaufes und innerhalb eines Motorbetriebsbereiches bzw. Drehzahlbereiches von niedrigen bzw. mittleren Drehzahlen erhöht.
Das Kurbelgehäuse 1 besitzt auch eine Ansaugöffnung, ausgebildet derart, daß die­ se sich in den Kurbelraum 13 für jeden Zylinder 5 öffnet. Wie Fig. 8 zeigt, sind die Ansaugöffnungen 20 in einer Reihe in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 angeord­ net, und jede von ihnen ist mit einem Reed-Ventil 21 versehen, welches eine Strö­ mung der Ansaugluft nur in Richtung der Kurbelkammer 13 ermöglicht. Mit den An­ saugöffnungen 20 sämtlicher Zylinder 5 ist ein Ansaugverteiler 22 verbunden, der über ein Ansaugrohr 24 aus Gummi mit einem Luftreiniger verbunden ist.
Demzufolge wird, wenn der jeweilige Kolben 6 in seinen Kompressionshub gelangt, und somit ein Vakuum innerhalb des Kurbelraumes 13 erzeugt wird, die Luft, die durch den Luftreiniger 26 angesaugt wird, in den Kurbelraum 13 eingesaugt, anschließend, nachdem sie primär in dem Kurbelraum 13 komprimiert worden ist, wird die Ansaugluft in die Verbrennungskammer 8 durch den jeweiligen Spülkanal 12 eingeführt.
Entsprechend bilden in diesem Ausführungsbeispiel die Abschnitte von dem obigen Ansaug- oder Einlaßrohr 24 durch das Kurbelgehäuse 13 den Lufteinlaßkanal.
Der obige Einlaßverteiler 22 ist mit seinem Ansaugkanal 23 mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Einlaßluftmenge verbunden. Die Steuereinrichtung wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Drosselklappen-Steuerventil 26 gebildet, dessen Ventilwelle mit einem Schrittmotor 28 verbunden ist.
Demzufolge wird, wenn der jeweilige Kolben 6 in seinen Kompressionshub gelangt, und somit ein Vakuum innerhalb des Kurbelraumes 13 erzeugt wird, die Luft, die durch den Luftreiniger 26 angesaugt wird, in den Kurbelraum 13 eingesaugt, anschließend, nachdem sie primär in dem Kurbelraum 13 komprimiert worden ist, wird die Ansaugluft in die Verbrennungskammer 8 durch den jeweiligen Spülkanal 12 eingeführt.
Andererseits ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 jedes Zylinders 5 am Zylinderkopf 4 durch ein Kraftstoffeinspritzrohr 31 mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe 32 vom Verteilertyp verbunden, wobei Einzelheiten der Kraftstoff-Einspritzpumpe 32 in Fig. 8 dargestellt sind.
In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 33 ein Pumpengehäuse, in das eine Antriebswelle 34 eingesetzt ist, welche durch die Kurbelwelle 2 angetrieben wird. Die Antriebswelle 34 treibt rotierend die Drehförderpumpe 35 in dem Pumpengehäuse 33 an, wobei diese Rotorpumpe 35 ausgelegt ist, um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 36 anzusaugen und diesen in eine Niedrigdruck-Kraftstoffkammer 37 in dem Pumpengehäuse 33 zu fördern.
Mit einem Ende der Antriebswelle 34 ist eine scheibenförmige Nockenplatte 39 durch eine Kupplung 38 verbunden. Die Nockenplatte 39 hat eine der Anzahl der Zylinder 5 entsprechende Anzahl von Scheibennocken 40, d. h. drei Scheibennocken, die auf einer Endfläche der Nockenplatte 39 ausgebildet sind und eine Mehrzahl von Rollen 41 ist im Kontakt mit dieser Endfläche der Nockenplatte 39. Die Rollen 41 sind durch einen ringförmigen Rollenhalter 42 gelagert, der durch das Pumpengehäuse 33 drehbar um seine Achse aufgenommen ist.
Da die Scheibennocken 40 der Nockenplatte 39 abfolgend in Kontakt mit den Rollen 41 gebracht werden, wird dann, wenn die Antriebswelle 34 in Rotation versetzt wird, die Nockenplatte 39 in axialer Richtung der Antriebswelle 34 hin- und hergehend bewegt, und zwar mit einer Hubzahl, die derjenigen der Zylinder während einer 360°-Umdrehung entspricht.
Außerdem ist ein Verteiler 43 an einer Stelle, die der Nockenplatte 39 gegenüberliegt, angeordnet. In dem Zylinderraum 44 des Verteilers 43 ist ein Kolben 45 axial gleitbar aufgenommen, dessen eines Ende mit einer Endfläche der Nockenplatte 39 verbunden ist. Daher wird auch der Kolben 45 mit der gleichen Hubzahl axial hin- und hergehend während seiner Drehung um 360° bewegt, entsprechend der Anzahl der Zylinder 5.
Zwischen dem anderen Ende des Kolbens 45 und dem Zylinderraum 44 ist eine Pumpkammer 46 gebildet, die mit dem Ansaugkanal 48 kommuniziert, der mit der Niederdruck-Kraftstoffkammer 37 durch Ansaugnuten 47 verbunden ist, die am Außenumfang des anderen Endes des Kolbens 45 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, wobei diese Verbindung dann erfolgt, wenn der Kolben 45 aus dem Zylinder 44 herausgezogen wird und durch diese Verbindung wird der Kraftstoff aus der Niederdruck-Kraftstoffkammer 37 in die Pumpkammer 46 angesaugt.
Anschließend wird, wenn der Kolben 45 in den Zylinder 44 hineingedrückt wird, der Kraftstoff, der in die Pumpkammer 46 angesaugt worden ist, unter Druck gesetzt, um in einen Zuführungskanal 49 innerhalb des Kolbens 45 gedrückt zu werden, wobei der Zuführungskanal 49 mit der Verteileröffnung 50 kommunizierend verbunden ist, die sich am Außenumfang des Kolbens 45 öffnet. Die Verteileröffnung 50 ist so aufgebaut, daß sie mit der Zuführungsöffnung 51 am Innenumfang des Zylinderraumes 44 kommunizierend verbunden ist, während der Kolben 45 seine 360°-Drehung ausführt und dieser Zuführungskanal 51 ist in Verbindung mit der Kraftstoffeinspritzleitung 31.
Das stromabseitige Ende des Zuführungskanales 49 ist durch die Entlastungsöffnung bzw. den Entlastungskanal 52, der sich durch den Kolben 45 erstreckt und am Außenumfang desselben mündet, mit der Niederdruck-Kraft­ stoffkammer 37 verbunden und der Außenumfang des Kolbens 45, auf dem sich die Entlastungsöffnung 52 öffnet, trägt einen Überlauf- oder Entlastungsring 53, der auf dem Kolben 52 axial gleitbar ist. Der Entlastungsring 53 dient zur Steuerung der Kraftstoffzuführungsmenge zu der Kraftstoffeinspritzleitung 31, d. h. wenn der Überlauf- bzw. Entlastungsring 53 den Entlastungskanal 52 während des Kompressionshubes des Kolbens 45 öffnet, tritt der Kraftstoff aus dem Zuführungskanal 49 nach außen in die Niedrigdruck-Kraftstoffkammer 37 durch die Entlastungs­ öffnung 52, so daß die zu dem Kraftstoffeinspritzventil 10 geführte Kraftstoffmenge vermindert werden kann.
Der Überlauf- oder Entlastungsring 53 ist mit einem Betätigungshebel 54 verbunden, der durch eine Schwenkwelle 55 gelenkig bzw. drehbar an dem Pumpengehäuse 33 gelagert ist und der durch eine Feder 56 und eine Betätigungshebelwelle 57 mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) verbunden ist. Daher bewegt sich der Entlastungsring 53 axial, um den Entlastungskanal 52 zu öffnen oder zu schließen, so daß die dem Kraftstoffeinspritzventil 10 zugeführte Kraftstoffmenge durch Niederdrücken oder Entlasten des Gaspedales unter Verschwenkung des Betätigungshebels 54 eingestellt werden kann.
In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 58 einen Fliehkraftregler zur Drehung des Betätigungshebels 54 entsprechend der Motordrehzahl.
Innerhalb seines unteren Abschnittes ist in das Pumpengehäuse 63 ein Zeitgeber oder Zeitsteuerglied 60 zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes eingesetzt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Zeitgeber (Spritzversteller) 60 mit einem Kolben 61 versehen, der unter dem Rollenhalter 42 angeordnet ist. Der Kolben 61 ist in einer Richtung rechtwinklig zu der Antriebswelle 34 beweglich eingesetzt und an einer Endseite des Kolbens 61 ist eine Druckkammer 62 vorgesehen, die mit der Ansaugseite der Förderpumpe 35 kommunizierend verbunden ist. Außerdem steht ein Zeitgeberstift 63 des Spritzverstellers 60 vom Außenumfang des Kolbens 61 hervor, wobei sein Spitzenende mit dem Rollenhalter 42 verbunden ist.
Wenn daher der Druck des Kraftstoffes, der von der Förderpumpe 35 zugeführt wird, mit der Zunahme der Motordrehzahl ansteigt, wird der Kolben 61, der diesen Druck aufnimmt, verschoben, so daß der Rollenhalter 42 durch den Zeitgeberstift 63 in einer Richtung entgegengesetzt zur Rotation der Antriebswelle 34 gedreht wird. Durch diese Drehung wird der Phasenwinkel zwischen der Rolle 41 und der jeweiligen Scheibennocke 40 kleiner und der Hubzeitpunkt des Kolbens 45 wird in bezug auf den Kurbelwinkel vorverstellt, d. h. der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird vorverstellt, wie dies in unterbrochenen Linien in Fig. 3 gezeigt ist.
Hierbei ist der obige Zeitgeber bzw. Spritzversteller 60 mit einer Vorverstellungseinrichtung versehen, um den Rollenhalter 42 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle 34 unabhängig vom Druck des Kraftstoffes zu drehen, d. h. in eine Richtung zu verstellen, die eine Vorverstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes bewirkt.
Die Vorverstellungseinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird durch eine Elektromagnetspule 65 vom linearen Typ gebildet, wobei sich in das Innere der Erregerspule 66 derselben ein Kolbenabschnitt 67 eingreift, der sich von dem Kolben 61 aus erstreckt. Der Kolben 61 ist vorgesehen, herausgedrückt zu werden, wenn diese Erregerspule 66 angeregt wird. Diese Elektromagnetspule 65 wird durch einen Mikrocomputer 70 gesteuert, der ebenfalls den Schrittmotor 28 zum Antrieb des Steuerventiles 26 steuert.
Der Mikrocomputer 70 ist so ausgelegt, daß er dann, wenn die Motordrehzahl sich in einem Bereich verhältnismäßig niedriger Drehzahl, einschließlich dem Leerlaufzustand, befindet, wie dies für den Bereich A in Fig. 2 dargestellt ist, ein Signal zur Betätigung des Steuerventiles 26 in seine Schließstellung an den Schrittmotor 28 abgibt und ebenfalls ein Signal zur Vorverstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes an die Elektromagnetspule 65 abgibt.
Fig. 2 ein Leistungscharakteristik-Diagramm, welches die Änderung des Drehmomentes in bezug auf die Motordrehzahl unter Vollastbedingungen zeigt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Grenzlinie A, die die Obergrenze des vorerwähnten Betriebsbereiches A angibt, mit zunehmender Motordrehzahl ohne Bezug zu der Drehmomentkurve nach unten geneigt ist.
Anschließend wird die Arbeitsweise des Mikrocomputers 70 in bezug auf ein Ablaufdiagramm erläutert, das in Fig. 4 dargestellt ist.
Das heißt, wenn der Motor läuft, werden in den Mikrocomputer 70 drei Datenwerte eingegeben, die den Motorbetriebszustand repräsentieren, nämlich die Motordrehzahl S1, die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der Bewegung des Abförderringes 53 (entspricht dem Öffnungswinkel der Drosselöffnung) S2 und die Kühlwassertemperatur S3. Auf der Grundlage dieser Daten S1, S2 und S3 stellt der Mikrocomputer 70 fest, ob sich der Motor innerhalb des Betriebszustandes A befindet, in dem die Spülluftmenge vermindert werden soll.
Für diese Bewertung besitzt der Mikrocomputer 70 eine Tabelle, die vorher gespeichert worden ist, um die Größe der Öffnung des Steuerventiles 26 optimal für die augenblicklichen Motorbetriebsbedingungen auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kühlwassertemperatur abzuleiten, wobei der Mikrocomputer 70 den Öffnungsgrad des Steuerventiles 26 aus dieser Tabelle auf der Grundlage der erfaßten tatsächlichen Daten S1, S2 und S3, ableitet. Wenn durch diese Untersuchung festgestellt wird, daß der Motor sich in dem Betriebsbereich A befindet, in dem die Spülluftmenge vermindert werden soll, wird ein optimaler Öffnungsgrad des Steuerventiles 26 für den Betriebsbereich A bestimmt. Anschließend wird der Datenwert, der diesem Öffnungsgrad des Steuerventiles 26 entspricht, an den Schrittmotor 28 als Steuersignal ausgegeben und der Schrittmotor 28 wird in eine Richtung zum Schließen des Steuersignales 26 durch dieses Ausgangssignal betätigt. Da die Luftmenge, die in den Kurbelraum eingeführt wird, verringert wird, während der Motor läuft, wird die Spülluftmenge, die durch die Spülkanäle 12 in den Verbrennungsraum 8 eingeführt wird, wenn diese Spülkanäle 12 geöffnet sind, vermindert.
Andererseits stellt der Mikrocomputer 70 auf der Grundlage der vorerwähnten Datenwerte S1, S2, S3 auch fest, ob sich der Motor in einem Zustand befindet, in dem der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung vorverstellt werden soll, oder nicht.
Das heißt, der Mikrocomputer 70 besitzt eine vorher in diesem gespeicherte Tabelle zum Ableiten des optimalen Betrages der Voreilung des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung für den Motor, der unter Bedingungen innerhalb des Motorbetriebsbereiches A arbeitet und ermittelt aus dieser Tabelle den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der erfaßten tatsächlichen Daten S1, S2 und S3. Wenn der optimale Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bestimmt ist, wird der Datenwert, der diesem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt entspricht, an die Erregerwicklung 66 der Elektromagnetspule 65 als Anregungssignal ausgegeben und die Elektromagnetspule 65 wird durch dieses Ausgangssignal betätigt.
Da der Kolben 61 des Spritzverstellers bzw. Zeitgebers 60 den Rollenhalter 42 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle 34 dreht, wird der Phasenwinkel zwischen der Rolle 41 und den Scheibennocken 40 verringert und der Hubbewegungszeitpunkt des Kolbens 45 wird in bezug auf den Kurbelwinkel vorverlegt bzw. beschleunigt. Daher wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der insoweit auf eine bestimmte Voreilung fest eingestellt worden ist, wie dies in unterbrochenen Linien in Fig. 3 gezeigt ist, nunmehr allmählich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bzw. in einem bestimmten, festgelegten Maße entsprechend dem Maß bzw. der Geschwindigkeit der Verminderung der Spülluftmenge in voreilender Richtung verschoben, wie dies in Vollinien in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Vollinien in Fig. 3 zeigen die Größe bzw. Geschwindigkeit der Verminderung der Spülluftmenge und die Voreilkennlinie des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung innerhalb eines Niedrigdrehzahl- Motorarbeitsbereiches, der durch den Buchstaben X1 bezeichnet ist und die strichpunktierten Kettenlinien zeigen das Maß bzw. die Größe der Verminderung der Spülluftmenge sowie die Voreilkennlinie des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes innerhalb eines mittleren Motordrehzahl-Betriebsbereiches, angegeben durch das Bezugszeichen X2. Die Bezugszeichen T1 und T2 in Fig. 2 oder 3 bezeichnen Punkte, an denen die Spülluftmenge und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung geändert werden, während die Motordrehzahl konstant gehalten wird. Wie aus diesen beiden Diagrammen ersichtlich ist, gilt innerhalb eines Niedriglast-Arbeitsbereiches bzw. bis zu einem Mittellast-Arbeitsbereich des Motors das Folgende: Je größer die Motorbelastung ist, desto größer wird die Öffnung des Steuerventiles 26, desto geringer wird die verminderte Größe der Spülluftmenge und desto kleiner wird der Betrag der Voreilung bzw. Vorverstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes.
Wenn der Mikrocomputer 70 feststellt, daß der Motor in den Hochlast-Arbeitsbereich gelangt und sich außerhalb des Arbeitsbereiches befindet, der in Fig. 2 mit A bezeichnet ist, gibt dieser Computer 70 ein Signal an den Schrittmotor 28, um das Steuerventil 26 in seine vollständige Offenstellung zu drehen, während der Einspritzzeitpunkt durch Anregen der Magnetspule selbst innerhalb des Hochlast-Arbeitsbereiches voreilend gehalten wird. Daher wird der Rollenhalter 42 in Richtung zu der Vorverstellseite entsprechend dem Kraftstoffdruck, der auf dem Kolben 61 des Spritzverstellers 60 innerhalb des Hochlast-Arbeitsbereiches liegt, gedreht und somit wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in Richtung voreilend mit einer bestimmten Größe im Verhältnis zur Zunahme der Motorbelastung vorverstellt, wie dies in Vollinien und unterbrochenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt die HC- und CO-Emissionskennlinien in bezug auf die NOx-Emission, einmal für den Fall, daß die Spülluftmenge vermindert wird und einmal für den Fall, daß die Spülluftmenge nicht vermindert wird, wobei für beide Fälle der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverstellt ist.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, bewegt sich in dem Fall, in dem nur die Spülluftmenge vermindert wird, die NOx-Emission vom Punkt B zum Punkt C auf der strichpunktierten in dem Diagramm nach Fig. 5 und, obwohl der Betrag der Emission selbst dazu neigt, sich scharf zu vermindern, vermindern sich die HC- und CO-Emissionen nur geringfügig, woraus ersichtlich wird, daß die Einrichtung durch Verminderung der Spülluftmenge kaum in bezug auf die HC- oder CO-Emission wirksam ist.
Im Gegensatz hierzu bewegen sich die HC- und CO-Emissionen ebenfalls zum Punkt D in Fig. 5, wenn zusätzlich zur Verminderung der Spülluftmenge der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverstellt wird und auch diese Emissionen neigen dann zu einer scharfen Verminderung, ähnlich derjenigen der NOx-Emission. Dies ist wesentlich und beträchtlich, da zugleich die Kraftstoff-Zündfähigkeit verbessert wird und die Nachbrenndauer durch Vorverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes verkürzt wird.
Da das Steuerventil 26 betätigt wird, derart, daß es in seine Schließrichtung gedreht wird, um die Luftmenge, die während des Niedrig- bis Mittellast-Arbeitsbereiches des Motors, in dem der Anteil an überschüssiger Luft zu groß wird, in den Kurbelraum 13 angesaugt wird, vermindert wird, wird bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Spülluftmenge, die von dem Kurbelraum 13 in den Verbrennungsraum 8 strömt, wenn die Spülkanäle 12 geöffnet sind, geringer.
Daher wird die Spülwirkung für das Ausspülen des Verbrennungsgases aus dem Verbrennungsraum 8 in den Hauptabgaskanal 14 und den Hilfsabgaskanal 15 unvollständig und somit verbleibt mehr Verbrennungsgas als vorher innerhalb des Verbrennungsraumes 8.
Überdies wird, während die höchste Verbrennungstemperatur vermindert wird, da dieses Verbrennungsgas viele Komponenten besitzt, welche eine größere spezifische Wärme aufweisen, die Ansaug- oder Einlaßluft, die von dem Kurbelraum 13 eingeführt wird, verdünnt und ihr Sauerstoffgehalt bzw. ihre Sauerstoffkonzentration wird vermindert, da dieses Verbrennungsgas ein inaktives Gas ist.
Entsprechend kann das Überschußluftverhältnis zwangsläufig auf einen niedrigeren Wert innerhalb des Niedriglast- bis Mittellast-Arbeitsbereiches des Motors vermindert werden und die NOx-Emission kann wirksam vermindert werden, wie dies in Fig. 5 ebenfalls dargestellt ist.
Da überdies die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Verbrennungsraumes 8 vermindert wird, tritt ein Klopfen oder Nadeln des Motors schwerer auf und das Klopfgeräusch kann beträchtlich eingeschränkt werden, so daß das Motorgeräusch verringert wird.
Da außerdem die Ansaug- oder Einlaßluftmenge und die Abgasmenge innerhalb des Niedriglast-Arbeitsbereiches bis zu einem Mittellast-Arbeitsbereich des Motors, in dem das Steuerventil 26 geschlossen ist, sowohl das Ansauggeräusch als auch das Ausstoßgeräusch beide vermindert werden können und in Kombination hiermit, das Klopfgeräusch, wie oben erwähnt, beschränkt werden kann, ist ein ruhiger Motorlauf möglich.
Da andererseits die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Verbrennungsraumes 8 in dem Motorbetriebsbereich A, in dem die Spülluftmenge, wie oben erläutert, vermindert ist, herabgesetzt ist, ist es andererseits schwieriger, den Kraftstoff zu zünden und die Zeit, die erforderlich ist, bis der Kraftstoff zündet, d. h. die Nachbrenndauer nach dem oberen Totpunkt des Kolbens wird verlängert, woraus eine Tendenz zur Erhöhung der CO- und HC-Emissionen resultiert. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung, nämlich daß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung vorverstellt worden ist, wenn der Arbeitsbereich des Motors in den Bereich A gelangt, in dem die Spülluftmenge vermindert wird, wird jedoch der Kraftstoff um so viel eher gezündet, daß die vorgenannte Verlängerung der Nachbrenndauer kompensiert werden kann.
Obwohl die Spülluftmenge vermindert wird, kann daher die Verbrenungsdauer verkürzt und die CO- und HC-Emissionen vermindert werden, wie dies deutlich in Fig. 5 gezeigt ist und in Kombination mit einer wirksamen Verminderung der NOx-Emission infolge der vorerläuterten Verminderung der Spülluftmenge, können schädliche Bestandteile im Abgas innerhalb des Niedriglast-Betriebsbereiches bis hin zu einem Mittellast-Betriebsbereich des Motors sicher vermindert werden.
Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf das vorerläuterte erste Ausführungsbeispiel beschränkt, wie eine nachfolgende Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt, welches anhand der Fig. 9 und 10 erläutert wird.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist das Kurbelgehäuse 1 eine Verbindungskammer 81 auf, die in Verbindung mit dem jeweiligen Kurbelraum 13 ausgebildet ist und mit dem Ansaugkanal 23 des Einlaß- bzw. Ansaug­ verteilers 22 durch einen Bypaßkanal 82 verbunden ist.
Im Falle dieses Ausführungsbeispieles ist demzufolge der Lufteinlaßkanal aus Abschnitten, die sich von dem Ansaugkanal 23 zu dem Kurbelraum 13 erstrecken und dem vorgenannten Bypaßkanal 82 zusammen und ein Drosselklappen-Bypaßventil 83 ist innerhalb der Verbindungskammer 81 zum Unterbrechen und Herbeiführen einer Verbindung zwischen dem Kurbelraum 13 und dem Bypaßkanal 82 vorgesehen.
Eine Ventilwelle 84 des Bypaßventiles 83 ist mit einem Schrittmotor 28 verbunden, der, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, durch einen Mikrocomputer 70 gesteuert wird. Wenn daher der Mikrocomputer 70, wie in Fig. 10 gezeigt ist, feststellt, daß der Motorbetrieb in einem Arbeitsbereich E erfolgt, in dem Spülluftmenge gesteuert werden soll, wird ein für den Betriebsbereich A optimaler Öffnungsgrad des Bypaßventiles 83 bestimmt, wobei ein Datenwert, der diesen Öffnungsgrad des Bypaßventiles 83 repräsentiert, als Steuersignal an den Schrittmotor 28 gelegt wird und der Schrittmotor 28 wird durch dieses Signal in einer Richtung zum Öffnen des Bypaßventiles 83 betätigt.
Entsprechend wird bei der Anordnung nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung innerhalb des Arbeitsbereiches, in dem das Bypaßventil 83 geschlossen ist, die Luft, die von dem Ansaugverteiler 22 in den Kurbelraum 13 angesaugt wird, primär komprimiert, wie sie ist und anschließend in den Verbrennungsraum 8 durch die Spülkanäle 12 eingeführt.
Im Gegensatz hierzu wird dann, wenn der Betriebszustand des Motors den Arbeitsbereich A erreicht, in dem die Spülluftmenge herabgesetzt werden soll und so das Bypaßventil 83 geöffnet wird, ein Teil der Luft, die in dem Kurbelraum 13 angesaugt worden ist, dann, wenn der Kolben in seinen Kompressionshub gelangt, in den Ansaugverteiler 22 durch den Bypaßkanal 82 zurückgeführt, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 9 dargestellt ist.
Da entsprechend die Luftmenge, die im wesentlichen in den Kurbelraum angesaugt wird, und demzufolge auch die Spülluftmenge, die aus dem Kurbelraum 13 in den Verbrennungsraum 8 geführt wird, vermindert wird, wird der überschüssige Luftanteil innerhalb eines Arbeitsbereiches von niedriger bis mittlerer Motorbelastung sowie die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Verbrennungsraumes 9 vermindert und eine in ihrer Wirkung derjenigen des ersten Ausführungsbeispieles vergleichbaren Wirkung kann erreicht werden.
Außerdem wird dann, wenn das Bypaßventil 83 geöffnet wird, wenn der Kolben 6 seinen Bewegungsweg in eine Aufwärtsrichtung ändert und umschaltet und ein Unterdruck in dem Kurbelraum 13 erzeugt wird, Luft sowohl durch den Ansaugverteiler 22 als auch durch den Bypaßkanal 82 in den Kurbelraum 13 angesaugt und der Druck innerhalb des Kurbelraumes 18 als der primären Kompressionskammer wird nicht signifikant vermindert. Daher kann verhindert werden, daß das Verbrennungsgas aus dem Verbrennungsraum 8 zurück in den Kurbelraum 13 strömt, während die Spülkanäle 12 geöffnet sind und verhindert werden kann, daß der Kurbelraum 13 mit Ruß verschmutzt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Zweitakt- Dieselmotor nicht auf einen solchen beschränkt, bei dem die Kurbelkammer bzw. der Kurbelraum als primäre Luftkompressionskammer fungiert, sondern die vorliegende Erfindung kann in vergleichbarer Weise auch auf einen Zweitakt-Dieselmotor angewandt werden, der mit einer Spülpumpe zur Luftverdichtung innerhalb des Luftansaugkanales, der mit dem Einlaßkanal verbunden ist, versehen ist. Außerdem ist die Kraftstoffpumpe nicht auf eine Pumpe vom Verteilertyp beschränkt, sondern kann auch eine Pumpe vom mitlaufenden Typ (In-Line-Typ) sein.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Menge an Spülluft, die in den Verbrennungsraum des Motors strömt, wenn die Spülkanäle geöffnet sind, verrringert und mehr Verbrennungsgas als sonst verbleibt innerhalb des Verbrennungsraumes, wodurch die Ansaugluft verdünnt wird und ihre Sauerstoffkonzentration durch das Verbrennungsgas erniedrigt wird. Entsprechend ist der Überschuß Luftanteil in einem durch niedrige oder mittlere Belastung gekennzeichneten Betriebsbereich des Motors auf einen niedrigeren Wert beschränkt und die NOx-Emission kann wirksam vermindert werden. Außerdem wird das Auftreten des Klopf- oder Nadelgeräusches durch die Verminderung der Sauerstoffkonzentration unterdrückt und das dieselmotoreneigene Klopf- oder Nadelgeräusch kann eingeschränkt werden, wodurch ein ruhiger Motorlauf erreicht werden kann.
Da außerdem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zusätzlich zur Verminderung der Spülluftmenge vorverstellt wird, wird der Kraftstoff eher gezündet und die Verbrennungsdauer kann kürzer gehalten werden, obwohl die Spülluftmenge vermindert ist. Daher wird nicht nur die NOx-Emission, sondern auch die CO und HC-Emission jeweils vermindert und schädliche Komponenten des Abgases können innerhalb des Niedriglast- bis Mittel­ last-Arbeitsbereiches des Motors sicher vermindert werden.

Claims (9)

1. Zweitakt-Dieselmotor mit einem Lufteinlaßkanal (23, 22, 20, 13) und jeweils einem Verbrennungsraum für jeden Zylinder (5), wobei der Lufteinlaßkanal (23, 22, 20, 13) mit einer Steuereinrichtung (26; 83) zur Verminderung der Spülluftmenge der Ansaugluft, die innerhalb eines Motorbetriebsberei­ ches zwischen Leerlauf und Niedriglast- bis Mittellast-Betriebszustand in den Verbren­ nungsraum (8) geführt wird, versehen ist, und eine den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritz­ ung vorverstellende Einrichtung (60) vorgesehen ist, um den Zeitpunkt der Kraftstoff­ einspritzung durch ein Kraftstoffeinspritzventil (10) vorzuverstellen, wenn die Spülluft­ menge vermindert wird.
2. Zweitakt-Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (70) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von den Motorbetriebszustand repräsentierenden Parametern (S1, S2, S3) einerseits die Steuervorrichtung ansteuert, die einen Schrittmotor (28) zur Ansteuerung eines Drosselklappenventils (26) zur Verminde­ rung einer Ansaugluftmenge umfaßt und andererseits gleichzeitig zur Vorverstellung des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung eine Erregerwicklung (65) einer Elektromag­ netspule (66) ansteuert, die ihrerseits einen Stellkolben (61) eines Spritzverstellers (60) beeinflußt.
3. Zweitakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaßkanal und der jeweilige Verbrennungsraum (8) miteinander durch Spülka­ näle (12) verbunden sind, die durch einen Motorkolben (6) gesteuert werden.
4. Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Hilfsabgaskanal (17) vorgesehen ist, der mit einem Hauptabgaskanal (14) strömungsverbunden ist und mit Bezug auf eine Bewegungsrichtung des Kolbens (6) versetzt in den Zylinder (5) mündet, und der durch ein innerhalb des Zylinderblocks drehbar gelagertes Ventil (18), welches durch einen Schrittmotor ansteuerbar ist, in sei­ nem Öffnungsquerschnitt steuerbar ist.
5. Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ansaugkanal (23) des Lufteinlaßkanals ein steuerbares Drosselklappen­ ventil (26) angeordnet ist und daß der Ansaugkanal (23) über einen Lufteinlaßverteiler (22) des Lufteinlaßkanals unter Zwischenschaltung eines Reed-Ventiles (21) in einen Kurbelraum (13) eines jeweiligen Zylinders (5) mündet und der Kurbelraum (13) einen Primär-Verdichtungsraum für die Ansaugluft bildet.
6. Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verbrennungsraum (8) jedes Zylinders (5) in einem Zylinderkopf (4) und ei­ nem Oberteil des Zylinderblocks eine Wirbelkammer (9) ausgebildet ist, in die ein Kraft­ stoffeinspritzventil (10) sowie eine Glühkerze (11) münden.
7. Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem Belastungszustand des Motors eine Verminderung der in den Verbrennungsraum (8) jedes Zylinders (5) eingeführten Spülluftmenge unter gleich­ zeitiger Vorverstellung des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist zur Ver­ besserung der Abgasqualität.
8. Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kurbelraum (13) und dem Luftansaugverteiler (22) ein Bypaßkanal (82) vorgesehen ist, dessen Strömungsverbindung mit dem Kurbelraum (13) durch ein Bypassventil (83), das in einem Verbindungsraum (81) angeordnet ist, erfolgt, wobei in Abhängigkeit von einem Niedriglast- oder Mittellast-Arbeitsbereich des Motors das Bypassventil (83) mit einem Stellmotor (28) steuerbar ist, wobei die Steuerung über die als Mikrocomputer (70) ausgebildete Steuereinheit erfolgt, in Abhängigkeit von Ein­ gangssignalen, die den Betriebszustand des Motors repräsentieren.
9. Verfahren zur Steuerung eines Zweitakt-Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsparameter (S1, S2, S3) des Dieselmotors in einer Steuereinheit erfaßt werden und in Abhängigkeit von den Arbeitsparametern eine Änderung der bereitgestellten Spülluftmenge für einen Verbrennungsraum und zugleich eine Vorverstellung des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung in einen Bereich geringer bis mittlerer Motorbelastung erfolgt zur Verminderung von Schadstoffemissionen.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5347967A (en) * 1993-06-25 1994-09-20 Mcculloch Corporation Four-stroke internal combustion engine
JP3375686B2 (ja) * 1993-09-22 2003-02-10 ヤマハ発動機株式会社 ２サイクルディーゼルエンジンの運転制御装置
US5575246A (en) * 1993-09-22 1996-11-19 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Operational control device for two-cycle engines
US5709196A (en) * 1996-09-24 1998-01-20 Caterpillar Inc. Fuel control system for an internal combustion engine using a low cetane quality fuel
JP2002276377A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Kioritz Corp ２サイクル内燃エンジン
US7137381B1 (en) 2005-04-13 2006-11-21 Ricardo, Inc. Indirect variable valve actuation for an internal combustion engine
US8521399B2 (en) * 2009-12-08 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc System and method for reducing particulate matter produced by an engine
US9528434B1 (en) 2011-07-28 2016-12-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10557407B2 (en) 2011-07-28 2020-02-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US9038594B2 (en) 2011-07-28 2015-05-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10544732B2 (en) 2011-07-28 2020-01-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with removable subchamber insert
US10041402B2 (en) 2016-05-12 2018-08-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with split pilot injection
US10145291B1 (en) 2017-10-10 2018-12-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary engine and method of combusting fuel
US10801394B2 (en) 2017-11-29 2020-10-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary engine with pilot subchambers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4354461A (en) * 1980-08-04 1982-10-19 Outboard Marine Corporation Two-cycle internal combustion engine including horizontal crankshaft
US4577597A (en) * 1981-06-18 1986-03-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for supplying fuel to internal combustion engine
US4590897A (en) * 1984-11-13 1986-05-27 Brunswick Corp. Idle fuel residual storage system
US4779581A (en) * 1987-10-26 1988-10-25 Outboard Marine Corporation Dual fuel injection system for two stroke internal combustion engine
US4825821A (en) * 1988-04-20 1989-05-02 Outboard Marine Corporation Carburetor pulse-back damping system for 2-cycle internal combustion engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1286557C (en) * 1985-05-24 1991-07-23 Christopher Kim Schlunke Controlling emissions from two stroke engines
JP2652417B2 (ja) * 1988-07-11 1997-09-10 マツダ株式会社 エンジンの燃料噴射装置
JPH02169818A (ja) * 1988-12-21 1990-06-29 Fuji Heavy Ind Ltd ２サイクルエンジン
JPH02204625A (ja) * 1989-02-01 1990-08-14 Yamaha Motor Co Ltd ２サイクルエンジン
US4958609A (en) * 1989-12-18 1990-09-25 General Motors Corporation Fuel injection timing control for a crankcase scavenged two-stroke engine
US5042442A (en) * 1990-04-10 1991-08-27 Hale Fire Pump Company Internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4354461A (en) * 1980-08-04 1982-10-19 Outboard Marine Corporation Two-cycle internal combustion engine including horizontal crankshaft
US4577597A (en) * 1981-06-18 1986-03-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for supplying fuel to internal combustion engine
US4590897A (en) * 1984-11-13 1986-05-27 Brunswick Corp. Idle fuel residual storage system
US4779581A (en) * 1987-10-26 1988-10-25 Outboard Marine Corporation Dual fuel injection system for two stroke internal combustion engine
US4825821A (en) * 1988-04-20 1989-05-02 Outboard Marine Corporation Carburetor pulse-back damping system for 2-cycle internal combustion engine

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Publication number Publication date
US5178104A (en) 1993-01-12
DE4030769A1 (de) 1991-06-06

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