DE4442110C2

DE4442110C2 - Drosselventil-Steuervorrichtung für Zweitakt-Ottomotoren

Info

Publication number: DE4442110C2
Application number: DE4442110A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Wakabayashi; Shoji Masuda; Masahiko Abe; Yoshiyasu Uchida; Yoichi Ichibashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-27
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: AU687104B2; CN1109944A; US5495836A; JPH07150981A; KR950014552A; DE4442110A1; CN1055149C; FR2712925B1; ITTO940968A0; AU7907894A; TW270957B; ITTO940968A1; FR2712925A1; JP3195147B2; IT1267630B1; KR0144106B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselventil-Steuervorrichtung für einen mittels Selbstzündung (im nachfolgenden auch AR-Verbrennung - aktivierte Radikale- Verbrennung - genannt; derartige im noch heißen Restgas des vorhergehenden Brennzyklus vorhandene Radikale tragen zur Selbstzündung des frischen Gemisches bei) betreibbaren Zweitakt-Ottomotor, bei welchem wenigstens im Bereich des Niederlastbetriebs ein Kompressionsanfangsdruck derart gesteuert wird, daß ein Kraftstoff, Frischluft und Restgas umfassendes Gemisch (Frischgas) in einer Brennkammer zu einem für einen Motorbetrieb erwünschten Zündzeitpunkt selbst zündet und verbrennt.

In einem herkömmlichen Zweitakt-Ottomotor für ein Fahrzeug, der an einem Kraftrad oder dergleichen angebracht ist, sind an der Innenfläche eines Zylinders eine Auslaßöffnung und eine Spülöffnung ausgebildet. Die Auslaß- und Spülöffnungen werden von einem Kolben geöffnet und geschlossen. In einer Kurbelkammer vorkomprimiertes Frischluftgas wird durch die Spülöffnung in den Zylinder eingeleitet und gleichzeitig wird verbranntes Gas aus dem Zylinder durch die Auslaßöff nung ausgestoßen. Das in dem Zylinder komprimierte Frisch gas wird dann mittels Zündkerzen gezündet. Selbst im Leerlaufbetrieb ist es erforderlich, eine bestimmte Menge oder mehr an Frischgas dem Zylinder zuzuführen. Somit muß ein Drosselventil in einer Lufteinlaßleitung zu einem bestimm ten Grad geöffnet werden, tatsächlich zu mehr als etwa 10% der vollständigen Öffnung des Drosselventils.

Darüber hinaus weist ein derartiger herkömmlicher Zweitakt- Ottomotor dahingehend ein weiteres Problem auf, daß dann, wenn die Auslaßöffnung vergrößert wird, um die Ausgangslei stung und Effizienz im Bereich des Hochdrehzahl- und Hoch lastbetriebs auf Werte zu erhöhen, die über den bereits hohen Standards liegen, die Menge unverbrannten Kohlenwas serstoffs im Bereich des Niederlastbetriebs aufgrund von Durchblasen von Frischluft und Verbrennungsinstabilität ansteigt, was zu ineffizientem Kraftstoffverbrauch führt.

Um die vorstehenden Probleme zu lösen, hat die Anmelderin eine Patentanmeldung für einen mittels AR-Verbrennung be treibbaren Zweitakt-Ottomotor eingereicht, der im Bereich des Niederlastbetriebs AR-Verbrennung durch Selbstzündung mit einem für den Maschinenbetrieb erwünschten Timing durchführen kann, indem die Auslaßöffnung oder die Auslaß leitung gemäß dem gegenwärtigen Betriebszustand in geeigne ter Weise eingeengt wird, um zu ermöglichen, daß Frischgas in der Brennkammer durch die in dem verbrannten Gas des vorhergehenden Zyklus enthaltene thermische Energie akti viert wird. Diese japanische Patentanmeldung trägt die Nummer JP 15-187488 A und entspricht der nachveröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 0 636 776 A1.

Der Versuch, den Drosselventil-Steuermechanismus des her kömmlichen Zweitakt-Ottomotors auf den mittels AR-Verbren nung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor anzuwenden, der wie vorstehend beschrieben, im Bereich des Niederlastbetriebs AR-Verbrennung durchführen kann, wurde für unfähig befun den, die Öffnung des Drosselventils ohne Ausübung einer Be triebskraft auf ein Betätigungselement des Drosselventils auf einen für AR-Verbrennung geeigneten Wert zu reduzieren.

Falls die Öffnung des Drosselventils auf einen für AR-Ver brennung geeigneten Wert in eine Stellung eingestellt wird, in der keine Betriebskraft auf das Betätigungselement des Drosselventils ausgeübt wird, so muß das Drosselventil in einem aus gewöhnlicher Funkenzündung resultierenden Leer laufzustand unter Ausübung einer Betriebskraft auf das Be tätigungselement des Drosselventils auf einem erforderli chen Öffnungsgrad gehalten werden. Mit anderen Worten kann der Leerlaufbetrieb nicht bei freigegebenem Betätigungsele ment des Drosselventils durchgeführt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drosselventil- Steuervorrichtung für einen mittels Selbstzündung betreibbaren Zweitakt- Ottomotor vorzusehen, mit welcher die vorangehend angesprochenen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Drosselventil-Steuervorrichtungen gelöst.

Bei einer ersten Ausführungsform der Drosselventil-Steuervorrichtung wird die Information über die Drehzahl des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors, die gegenwärtige Stellung des Drossel ventil-Betätigungselements, die Betätigungsrichtung des Drosselventil-Betätigungselements, die Ausrückstellung der Kupplung, die gegenwärtige Stellung des Getriebes und an dere Größen verwendet, um herauszufinden, ob ein gegenwär tiger Zustand ein Zustand zum Betreiben des mittels AR-Ver brennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors mittels gewöhn licher, aus Funkenzündung resultierender Verbrennung ist oder ein Zustand zum Betreiben des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors mittels aus Selbstzündung zu einem gesteuerten Zündzeitpunkt resultierender AR-Ver brennung ist. Falls gefunden wird, daß der gegenwärtige Zustand ein Zustand zum Betreiben des mittels AR-Verbren nung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors mittels aus Funken zündung resultierender gewöhnlicher Verbrennung ist, wird der untere Grenzwert der Öffnung des Drosselventils, der sich aus einer Betätigung des Drosselventil-Betätigungs elements von Hand ergibt, auf einen großen Wert einge stellt, um zu ermöglichen, daß ein Leerlaufbetriebszustand ohne Ausübung einer Betriebskraft auf das Drosselventil- Betätigungselement gehalten werden kann. Falls gefunden wird, daß der gegenwärtige Zustand ein Zustand zum Betreiben des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Otto motors mittels aus Selbstzündung zu einem gesteuerten Zünd zeitpunkt resultierender AR-Verbrennung ist, wird anderer seits der untere Grenzwert der Öffnung des Drosselventils, der sich aus einer Betätigung des Drosselventil-Betäti gungselements von Hand ergibt, auf einen kleinen Wert ein gestellt, damit sich eine geringere Öffnung des Drosselven tils ergibt, welche in Bereichen einschließlich des Nieder lastbereichs die Durchführung eines AR-Verbrennungsbetriebs ermöglicht.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es daher nicht län ger erforderlich, daß der Fahrer bestimmt, ob ein gewöhnli cher Verbrennungsbetrieb oder ein AR-Verbrennungsbetrieb durchgeführt werden soll. Stattdessen kann der mittels AR- Verbrennung betreibbare Zweitakt-Ottomotor lediglich durch Betätigen des Drosselventil-Betätigungselements sehr ein fach gesteuert und in einem optimalen Betriebszustand be trieben werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird entweder die Drosselventil-Schließrichtungs-Begrenzungsvorrichtung betätigt, um zu verhindern, daß das Drossel ventil auf eine Öffnung geschlossen wird, die kleiner ist als der vorbestimmte Öffnungsgrad, falls gefunden wurde, daß der gegenwärtige Zustand ein Zustand zum Betreiben des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors mittels gewöhnlicher, aus Funkenzündung resultierender Ver brennung ist, oder die Drosselventil-Schließrich tungs-Begrenzungsvorrichtung wird außer Betrieb gesetzt, um zu ermöglichen, daß das Drosselventil auf eine Öffnung geschlossen wird, die kleiner ist als der vorbe stimmte Öffnungsgrad, falls gefunden wurde, daß der gegen wärtige Zustand ein Zustand zum Betreiben des mittels AR- Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors mittels AR- Verbrennung ist, die sich aus Selbstzündung zu einem ge steuerten Zündzeitpunkt ergibt. Bei einem derartigen Aufbau ist es nicht erforderlich, eine gesonderte Leerlauf-Luft einlaßleitung auszubilden. Demgemäß wird der Aufbau einfa cher, was zu geringeren Kosten führt. Darüber hinaus können zum Zeitpunkt des Umschaltens von gewöhnlicher Verbrennung auf AR-Verbrennung oder umgekehrt die Menge gemischter Luft und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeweils auf einem annä hernd konstanten Wert gehalten werden. Folglich besteht nicht das Risiko irregulärer Verbrennung oder zufälliger Zündungen, so daß ein stabiler Betriebszustand erhalten werden kann.

Gemäß einem weiteren, vom vorstehenden unabhängigen Gesichtspunkt der Erfindung ist in einer weiteren Ausführungsform eine Drosselventil-Steuervor richtung für einen mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor vorgesehen, bei welcher zumindest im Bereich des Niederlastbetriebs ein Kompressionsbeginn-Druck derart gesteuert wird, dass Frischgas in einer Brennkammer zu einem für den Motorbetrieb erwünschten Zündzeitpunkt selbst zündet und verbrennt, wobei die Drosselventil-Steuervorrichtung umfasst: ein vollständig oder annähernd vollständig verschließbares Drosselventil-Betätigungselement, das an einer Lufteinlassleitung befestigt ist, ein an der Lufteinlassleitung befestigtes Drosselventil, ein Drosselventil-Betätigungselement zum Betätigen des Drosselvetils von Hand, eine Bypass-Lufteinlassleitung zwischen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten der Lufteinlassleitung, indem ein Umweg um das Drosselventil gemacht wird, ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Bypasslufteinlassleitung und eine Ventilsteuervorrichtung zum Steuern des Ventils durch Durchführen der folgenden Schritte:
Bestimmen, ob ein gegenwärtiger Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Zweitakt-Ottomotorsmittels gewöhnlicher, aus Funkenzündung resulierender Verbrennung ist oder ein Zustand zum Betreiben des Zweitakt- Ottomotors mittels einer AR-Verbrennung ist, die sich aus Selbstzündung zu einem gesteuerten Zündzeitpunkt ergibt; und
entweder Öffnen des Ventils, falls bestimmt wurde, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Zweitakt- Ottomotors mittels gewöhnlicher, aus Funkenzündung resultierender Verbrennung ist, oder Schließen des Ventils, falls bestimmt wurde, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Zweitakt- Ottomotors mittels AR-Verbrennung ist, welche sich aus Selbstzündung zu einem gesteuerten Zündzeitpunkt ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 ein Diagramm, das einen vertikalen Seitenquer schnitt des Zylinders eines mit einer erfindungs gemäßen Drosselventil-Steuervorrichtung ausgerü steten mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zwei takt-Ottomotors zeigt,

Fig. 2 ein Diagramm, das eine Seitenansicht der gleichen Seite des in Fig. 1 dargestellten mittels AR-Ver brennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das einen horizontalen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das eine Seitenansicht einer Ausfüh rungsform mit einer erfindungsgemäßen Drosselven til-Steuervorrichtung zeigt;

Fig. 5 ein vereinfachtes Diagramm, das ein erfindungsge mäßes Steuersystem zum Antreiben des Drosselven tils und eines Auslaß-Steuerventils eines mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das eine Steuertabelle zeigt;

Fig. 7 ein erläuterndes Diagramm, das das Arbeitsprinzip eines mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zwei takt-Ottomotors zeigt, bei welchem die Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 8 ein Diagramm, das Charakteristiken von Verbren nungszuständen zeigt, welche die Beziehungen zwi schen dem Drosselventilöffnungsgrad θ_th und der Last eines mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors darstellt;

Fig. 9 ein Charakteristik-Diagramm ist, welches eine Be ziehung zwischen dem Maß der Gasgriff-Betätigung und dem Drosselventilöffnungsgrad θ_th für die Aus führungsformen zeigt;

Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 12 eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäs sen Ausführungsform;

Fig. 13 ein Charakteristik-Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Maß der Gasgriff-Betätigung und der Drosselventil-Öffnung für die in Fig. 12 darge stellte Ausführungsform zeigt;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Herausfin den eines Korrektur-Koeffizienten aus einer Diffe renz zwischen einer abgeleiteten Öffnungsstellung und einer tatsächlichen Öffnungsstellung eines Auslaß-Steuerventils zeigt, welches in einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; und

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Korrigie ren einer Kraftstoff-Einspritzmenge in der Ausfüh rungsform von Fig. 14 zeigt.

Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Darstellungen der Fig. 1 bis 5 ersichtlich werden.

Ein mittels AR-Verbrennung betreibbarer Zweitakt-Ottomotor 1, der eine erfindungsgemäße Drosselventil-Steuervorrich tung verwendet, ist in einem in den Figuren nicht darge stellten Kraftrad angebracht. In dem mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor 1 ist an einem Kurbelgehäu se 2 ein Zylinderblock 3 installiert, und auf den Zylinder block 3 ist ein Zylinderkopf 4 aufgesetzt. Das Kurbelgehäu se 2, der Zylinderblock 3 und der Zylinderkopf 4 sind mit einander zur Bildung einer Einheit verbunden.

Ein Zylinder 5 ist in dem Zylinderblock 3 ausgebildet. Ein Kolben 6 ist in den Zylinder 5 derart eingesetzt, daß der Kolben 6 sich längs der Achse des Zylinders 5 frei nach oben und nach unten bewegen kann. Der Kolben 6 und eine Kurbel 8 sind miteinander über ein Pleuel 7 verbunden. Die Auf-Ab-Bewegung des Kolbens 6 dreht die Kurbel 8, und die Drehung der Kurbel 8 bewegt den Kolben 6 nach oben und nach unten.

Ferner ist eine Lufteinlaßleitung 10 an eine Kurbelkammer 9 in dem Kurbelgehäuse 2 angeschlossen. Ein Vergaser 11 und ein Blattventil 13 sind an der Lufteinlaßleitung 10 in Rei he installiert. Ein kolbenartiges Drosselventil 12 des Ver gasers 11 ist über eine Stange 14 und einen Hebel 15 mit einer Drosseltrommel 16 verbunden. Die Drosseltrommel 16 ist ferner über einen in den Figuren nicht dargestellten Gaszug mit einem Gasgriff verbunden. Wenn der Gasgriff in der einen Richtung gedreht wird, bewegt sich das Drossel ventil 12 nach oben und vergrößert seine Öffnung.

Wie vorstehend beschrieben, ist die Lufteinlaßleitung 10 an die Kurbelkammer 9 in dem Kurbelgehäuse 2 angeschlossen. In die Innenfläche des Zylinders 5 sind eine Spülöffnung 17 und eine Auslaßöffnung 18 gebohrt. Die Spülöffnung 17 ist durch eine Spülleitung 19 mit der Kurbelkammer 9 verbunden, wohingegen die Auslaßöffnung 18 mit einer Auslaßleitung 20 verbunden ist.

Eine Ausbuchtung einer Brennkammer 21 am oberen Teil des Zylinders 5 ist etwas zur Auslaßöffnung 18 hin versetzt. Die Ausbuchtung der Brennkammer 21 wird zum Einbau einer Zündkerze 22 verwendet. Vom Vergaser 11 zugeführte, mit Kraftstoff gemischte Frischluft wird während eines Auf wärtshubs des Kolbens 6 aufgrund eines in der Kurbelkam mer 9 entwickelten Unterdrucks durch das Blattventil 13 in die Kurbelkammer 9 gesaugt. Die mit Kraftstoff gemischte Frischluft wird während eines Abwärtshubs des Kolbens 6 komprimiert. Wenn sich der Kolben 6 in einem Abwärtshub nach unten in eine Stellung bewegt, die unterhalb der Spül öffnung 17 gelegen ist, wird die Spülöffnung 17 geöffnet und eine Zufuhr komprimierter Frischluft in die Brennkammer 21 ermöglicht. Das Einleiten der komprimierten Frischluft in die Brennkammer 21 bewirkt, daß einiges verbranntes Gas durch die Auslaßöffnung 18 aus der Brennkammer 21 in die Auslaßleitung 20 ausgestoßen wird. Beim nächsten Aufwärts hub des Kolbens 6 wird die Spülöffnung 17 verschlossen, ge folgt vom Verschließen der Auslaßöffnung 18. Wenn sowohl die Spülöffnung 17 als auch die Auslaßöffnung 18 geschlos sen sind, komprimiert die Aufwärtsbewegung des Kolbens 6 die mit Kraftstoff gemischte Luft in der Brennkammer 21. Wenn sich der Kolben 6 dem oberen Totpunkt nähert, findet die Zündung mittels der Zündkerze 22 oder eine Selbstzün dung mittels der in dem Restgas des vorhergehenden Zyklus enthaltenen thermischen Energie statt.

Zusätzlich ist ein Auslaß-Steuerventil 23 in unmittelbarer Nähe der Auslaßöffnung 18 installiert. Genauer gesagt, ist das Auslaß-Steuerventil 23 in einem Zwischenraum 26 befe stigt, der etwa die gleichen Breite aufweist wie das Aus laß-Steuerventil 23. Der Zwischenraum 26 ist zwischen einer Einbuchtung 24 bogenähnlichen Querschnitts an dem Zylinder block 3 und einem Auslaßleitungselement 25 angeordnet, das mit etwa dem gleichen Querschnitt wie die Einbuchtung 24 ausgebildet ist. Das Auslaß-Steuerventil 23 ist in dem Zwi schenraum 26 derart gehalten, daß das Auslaß-Steuerventil 23 sich um eine Mittellinie c als Bewegungszentrum frei nach oben und unten verschieben kann. Eine Antriebsachse 27 ist in Einheit mit dem Auslaß-Steuerventil 23 ausgebildet. Ferner ist ein in Fig. 2 dargestellter Antriebshebel 28 an der Antriebsachse 27 angebracht und bildet mit dieser eine Einheit. Der Antriebshebel 28 ist mit einer Rolle 31 eines Auslaßsteuer-Servomotors 30 über ein Antriebsseil 29 ver bunden. Das von dem Auslaßsteuer-Servomotor 30 angetriebene Auslaß-Steuerventil 23 verschiebt sich nach oben und nach unten, was eine Einstellung des erforderlichen Auslaßöff nungsgrads θ_e auf einen Wert im Bereich zwischen 0% und 100% ermöglicht.

Der horizontale Querschnitt des Auslaß-Steuerventils 23 ähnelt dem (japanischen) Schriftzeichen "KO". Eine Seiten armeinheit 23b des Auslaß-Steuerventils 23 ist in einem Zwischenraum 32 an einer Stelle außerhalb der Auslaßleitung 20 angebracht. Die Seitenarmeinheit 23b ausschließlich ei ner bogenförmigen Einheit 23a des Auslaß-Steuerventils 23 zum Verschließen der Auslaßöffnung 18 ist derart ausgelegt, daß sie keinen nachteiligen Effekt auf die Strömung des ausgestoßenen Gases hat.

Wie in Fig. 4 dargestellt, welche die gleiche Seite wie Fig. 1 zeigt, ist ein Arm 33 in Einheit mit der Drossel trommel 16 ausgebildet. Eine Einstellschraube 34 ist an dem Ende des Arms 33 befestigt. Ein Nocken 35 ist an einer sol chen Stelle gehalten, daß der Nocken 35 mit der Einstell schraube 34 in Kontakt gebracht werden kann. Eine Rolle 36 ist in Einheit mit dem Nocken 35 ausgebildet. Ein Seil 36a, das um die Rolle 36 gewickelt ist, ist mit einem Drossel ventil-Servomotor 37 verbunden. Bei gewöhnlicher, durch Funkenzündung gezündeter Verbrennung befindet sich der Nocken 35 in aufrechter Stellung, was verhindert, daß der Drosselöffnungsgrad θ_th des Drosselventils 12 auf einen Wert abnimmt, der kleiner als typischerweise 17% ist.

In Fig. 5 sind wesentliche Teile eines mittels AR-Verbren nung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors 1 schematisch dargestellt. Der Drosselöffnungsgrad θ_th des von Hand betätigten Drosselventils 12 wird mittels eines Drosselöffnungs-Sen sors 38 erfaßt, der neben anderen Bauelementen ein Poten tiometer umfaßt. Ein Ausgangssignal des Drosselöffnungs- Sensors 38 wird einer CPU 43 zugeführt.

Zusätzlich empfängt die CPU 43 auch eine von einem Motor drehzahl-Sensor 39 erfaßte Motordrehzahl N_e, eine von ei nem Einlaßverteilerdruck-Sensor 40 erfaßten Einlaßvertei lerdruck P_i, eine von einem Wassertemperaturfühler 41 er faßte Kühlwassertemperatur T_W, einen die Erzeugung maxima len Drucks anzeigenden Zeitpunkt, einen Zündzeitpunkt oder einen Kompressionsbeginn-Druck P_EC, der von einem Indikator oder einem optischen Sensor 42 erfaßt wird, Kupplungsaus rückinformation und Getriebeverlagerungsstellung, um nur einige zu nennen.

Die diese Eingangssignale empfangende CPU 43 identifiziert den Zustand des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zwei takt-Ottomotors 1 und überträgt eine Mehrzahl von Steuer signalen. In einem Betriebsbereich zur Durchführung von AR- Verbrennung wird der Drosselventilsteuer-Servomotor 37 der art betätigt, daß er den Nocken 35 so dreht, daß der Dros selöffnungsgrad θ_th des Drosselventils 12 unter Abweichung von einem Zustand mit gewöhnlicher Verbrennung mittels Fun kenzündung durch Handbetätigung auf einen Wert vermindert werden kann, der kleiner ist als ein Leerlauf-Drosselöff nungsgrad θ_thi. Zusätzlich wird der von dem Drosselventil steuer-Servomotor 37 angetriebene Nocken 35 in eine auf rechte Stellung gebracht, was verhindert, daß der Drossel öffnungsgrad θ_th des Drosselventils 12 auf einen Wert ab nimmt, der kleiner ist als der Leerlauf-Drosselöffnungsgrad θ_thi. Darüber hinaus gibt die CPU 43 in dem Betriebsbereich zur Durchführung von AR-Verbrennung ein Antriebssignal Δθ_e an den Auslaßsteuer-Servomotor 30 aus. Der das Antriebssi gnal Δθ_e empfangende Auslaßsteuer-Servomotor 30 arbeitet gemäß einer in Fig. 6 dargestellten Steuertabelle, die zur Bestimmung des Auslaßöffnungsgrads θ_e aus einer gegebenen Motordrehzahl N_e und einem gegebenen Drosselöffnungsgrad θ_th verwendet wird.

Die in der Steuertabelle von Fig. 6 gezeigten Werte des Auslaßöffnungsgrads θ_e sind Werte, die die Zündung des den Zylinder 5 füllenden Gases mit einem Timing ermöglicht, das für den Betrieb des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors 1 am geeignetsten sind.

Die CPU 43 bestimmt, ob der gegenwärtige Betrieb des mit tels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotors ein Betrieb mittels AR-Verbrennung oder mittels gewöhnlicher Verbrennung ist. Es wird bestimmt, daß der Betrieb ein Be trieb mittels AR-Verbrennung ist, falls die Kupplung einge rückt ist, das Getriebe sich nicht in der neutralen Stel lung befindet, der Drosselöffnungsgrad θ_th des Drosselven tils 12 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Ände rungsrate pro Zeiteinheit des Drosselventilöffnungsgrads θ_th ebenfalls kleiner als ein bestimmter Wert ist, und Be dingungen für einen Niederlastbetriebsbereich erfüllt sind, die zur Durchführung eines AR-Verbrennungsbetriebs geeignet sind. In diesem Fall wird ein AR-Verbrennungsbetrieb durch geführt. In anderen Fällen wird ein Betrieb auf Grundlage von aus Funkenzündung resultierender gewöhnlicher Verbren nung durchgeführt.

Die Anforderungen, die die Durchführung einer AR-Verbren nung erlauben, d. h. Anforderungen, die die Durchführung einer Verbrennung durch künstliches Steuern des Selbstzün dungs-Timings in einem mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor ermöglichen, werden mit bezug auf Fig. 7 beschrieben.

Falls ein Kompressionsbeginn-Druck P_EC der Luft in dem Zy linder bei geschlossener Auslaßöffnung 18 und die Kompres sionsbeginn-Temperatur T_EC der Luft in dem Zylinder zu die sem Zeitpunkt bekannt sind, ist der Zündzeitpunkt eindeutig bestimmt. Zu diesem Zündzeitpunkt steigt die Temperatur der Luft in dem Zylinder aufgrund der in dem Zylinder stattfin denden adiabatischen Kompression an und erreicht einen Tem peraturwert, bei dem der Kraftstoff selbst zündet. Ferner wird ein Verbrennungsende-Zeitpunkt bestimmt, der dem Zünd zeitpunkt um eine Zeitdauer nachläuft, die zur Verbrennung einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in dem Zylinder erfor derlich ist. Indem man den Verbrennungsende-Zeitpunkt durch die Gradzahl des Kurbelwinkel ausdruckt, werden ferner ein Expansionsverhältnis und eine Expansionsende-Temperatur T_EE bestimmt, die die Kompressionsbeginn-Temperatur T_EC nach teilig beeinflußt. Das Expansionsverhältnis ist definiert als das Verhältnis eines Verbrennungsende-Volumens zu eine Ausstoßbeginn-Volumen.

Ein Füllungsverhältnis Crel für den Kompressionsbeginn- Druck P_EC ist definiert als das Verhältnis von Vg zu Vh (Crel = Vg/Vh), wobei Vg = Vf + Vr gilt, Vg die gesamte Gasmenge in dem Zylinder zum Kompressionsbeginn-Zeitpunkt ist, Vf die Gasmenge in der angesaugten Frischluft ist, Vr die Menge des verbrannten Restgases in dem Zylinder zum Kompressionsbeginn-Zeitpunkt ist und Vh ein Hubvolumen des Zylinders ist. Ein Lufteinlaßverhältnis L ist definiert als das Verhältnis von Vs zu Vh (L = Vs/Vh), wobei Vs das Volu men des angesaugten Gases ist. Eine Spüleffizienz ηs ist definiert als das Verhältnis von Vf zu Vg (ηs = Vf/Vg). Ei ne Spüleffizient-Charakteristik ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen der Spüleffizienz ηs und einem Verhält nis von L zu Crel (L/Crel) darstellt. Für einen geeigneten Wert von L im Bereich von etwa 5% bis etwa 40% findet man aus der Spüleffizienz-Charakteristik für die Spüleffizienz einen Wert im Bereich von etwa 20% bis etwa 70%. In die sem Fall wird das Restgas, ein Teil des Verbrennungsgases, das die vorstehend beschriebene Expansionsende-Temperatur T_EE erreicht hat, in einem geeigneten Mischungsverhältnis mit Frischluft gemischt, um zu einem gemischten Gas zu führen, dessen Temperatur gleich der Kompressionsbeginn- Temperatur T_EC ist, wodurch ein AR-System gebildet wird. Durch Änderung der Öffnung des Auslaß-Steuerventils 23 kann bei dieser Ausführungsform die Spüleffizienz ηs modifiziert werden.

In dem AR-System werden bei Abnahme der Kompressionsbeginn- Temperatur T_EC aufgrund einer äußeren Störung sowohl der Zündzeitpunkt als auch der Verbrennungsende-Zeitpunkt ver zögert. In diesem Zustand nähert man sich einem Expansions ende-Zeitpunkt, bei dem das Verbrennungsgas in dem Zylinder nicht ausreichend expandiert hat, was einen Anstieg der Expansionsende-Temperatur T_EE bewirkt. Demgemäß nimmt auch die Kompressionsbeginn-Temperatur T_EC zu. Folglich kann ein stabiles Selbststeuersystem erhalten werden.

Da die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, befindet sich der Nocken 35 zum Zeitpunkt des Starts in einem aufrechten Zu stand und sperrt das Drosselventil 12 mechanisch. In diesem Zustand wird eine Abnahme der Öffnung des Drosselventils 12 auf einen Wert, der kleiner als der Leerlauf-Drosselöff nungsgrad θ_thi ist, verhindert. Zusätzlich ist aus der Fig. 6 dargestellen Steuertabelle zu sehen, daß das Auslaß- Steuerventil 23 auf einen Wert eingestellt ist, der größer ist als der Auslaßöffnungsgrad θ_e in einem Drehzahlbereich nahe einer Leerlaufdrehzahl. Folglich wird ausreichend Frischluft in die Brennkammer 21 eingeleitet, was zu einer guten Startcharakteristik führt.

Der Zustand, in dem verhindert wird, daß die Öffnung des Drosselventils 12 auf einen Wert gedrückt wird, der kleiner ist als der Leerlauf-Drosselöffnungsgrad θ_thi, wird zusätz lich zum Zeitpunkt des Starts ferner bei abrupter Beschleu nigung, abrupter Verzögerung und einem Betrieb bei hoher Drehzahl erzeugt.

Wenn der mittels AR-Verbrennung betreibbare Zweitakt-Otto motor 1 in einem Niederdrehzahl- und Niederlastzustand so wohl ohne abrupte Beschleunigung als auch ohne abrupte Ver zögerung betrieben wird und das Kraftrad mit geringer Geschwindigkleit fährt, oder mit anderen Worten, wenn die Kupplung eingerückt ist, wird das Getriebe in einen von der neutralen Stellung verschiedenen Getriebestellung betrie ben. Wenn der mittels AR-Verbrennung betreibbare Zweitakt- Ottomotor 1 bei einer Drehzahl arbeitet, die unterhalb ei ner vorbestimmten Drehzahl liegt, wird der Drosselventil steuer-Servomotor 37 von einem von der CPU 43 ausgegebenen Steuersignal angetrieben, so daß er den Nocken 35 aus der aufrechten Stellung in eine Schrägstellung dreht. Somit kann das Drosselventil 12 auf eine Öffnung geschlossen wer den, die kleiner ist als die des Leerlauf-Drosselöffnungs grads θ_thi, wie in Fig. 9 gestrichelt angedeutet ist. Es ist daher möglich, das Drosselventil 12 auf einen Drossel ventilöffnungsgrad θ_th einzustellen, der für den AR-Ver brennungsbetrieb erforderlich ist. Folglich ist es möglich, den AR-Verbrennungsbetrieb nicht nur in einem Lastbereich A, sondern auch in einem Lastbereich B durchzuführen, was es dem Kraftrad selbst dann ermöglicht, mit einer Last D zu fahren, wenn der Drosselventilöffnungsgrad θ_th auf den in Fig. 8 dargestellten Leerlauf-Drosselventilöffnungsgrad θ_thi eingestellt ist.

Da die Lufteinlaßleitung 10 eine einzige Leitung ist, kön nen darüber hinaus die Menge des gemischten Gases und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis selbst zum Zeitpunkt des Um schaltens von Normalverbrennungsbetrieb auf AR-Verbren nungsbetrieb und umgekehrt in geeigneter Weise gesteuert werden. Folglich können irreguläre Verbrennung und zufäl lige Zündungen zu diesem Umschaltzeitpunkt verhindert wer den.

Im Fall der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausfüh rungsform kann der untere Grenzwert des Drosselventilöff nungsgrads θ_th des Drosselventils 12 kontinuierlich durch geeignetes Drehen des Nockens 35 verändert werden. Wie wei ter oben beschrieben, wird der Nocken 35 durch Betätigung des Drosselventilsteuer-Servomotors 37 gedreht. Eine Alter native ist in Fig. 10 dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt, wird anstelle des Nockens 35 ein Vorsprung 44 ver wendet. Ein mit dem Vorsprung 44 in Einheit ausgebildeter Drehkörper 45 ist über eine Stange 46 mit einem beweglichen Teil 48 einer Membran 47 verbunden. Die Membran 47 ist über ein Solenoid 49 mit einem Akkumulator bzw. Druckspeicher 50 verbunden. Durch Öffnen und Schließen des Solenoids 49 kann der Vorsprung 44 in Ein-Aus-Schaltweise vorspringen oder schräggestellt werden.

Als weitere Alternative kann ein geneigter, schräg nach un ten weisender Einschnitt auf der Seitenfläche des unteren Abschnitts eines kolbenartigen Drosselventils ausgebildet sein. Je länger der nach unten gerichtete Abstand von dem unteren Abschnitt des kolbenartigen Drosselventils ist, de sto größer ist graduell die von der Seitenfläche aus gemes sene Tiefe des Einschnitts. Wenn der Einschnitt eine derar tige Gestalt aufweist, kann die Vorsprungslänge zum Ein schnitt hin kontinuierlich durch die Drehung eines Servo motors eingestellt werden. Folglich können die gleichen Effekte wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 erhalten werden.

Im Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Kraftstoff dem mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor 1 über einen Vergaser zugeführt. Festzu halten ist jedoch, daß die Erfindung bei einem mittels AR- Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor mit Kraftstoff einspritzung eingesetzt werden kann, der mit einem klappen artigen Drosselventil 51 und einem Kraftstoffeinspritzven til 52 ausgesstattet ist, wie er in Fig. 11 gezeigt ist.

Als weitere Alternative kann eine Leerlauföffnung 54 außer halb des kolbenartigen Drosselventils 53 vorgesehen sein, wie in Fig. 12 dargestellt. Das kolbenartige Drosselventil 53 kann auf einen Drosselöffnungsgrad θ_th geschlossen wer den, der kleiner ist als der Leerlauf-Drosselöffnungsgrad θ_thi. Die Leerlauföffnung 54 lagert eine unabhängige einge baute Niederlast-Kraftstoffabgabedüse, die parallel zu dem kolbenartigen Drosselventil 53 angeordnet ist. Der Ausgang der Leerlauföffnung 54 wird unter Verwendung eines Sole noidventils 55 geöffnet und geschlossen. Die Beziehungen zwischen dem Grad der Gasgriff-Betätigung und dem Drossel öffnungsgrad θ_th für den Fall dieser Ausführungsform sind durch die in Fig. 13 dargestellten Charakteristik-Kurven gegeben. Ganz ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gibt die Cpu 43 im Bereich des AR-Ver brennungsbetriebs ein Steuersignal zum Schließen des Sole noidventils 55 aus. Wenn ein AR-Verbrennungsbetrieb für Niederlast ausgeführt wird, kann die Leerlauföffnung 54 augenblicklich geöffnet werden, indem lediglich das Sole noidventil 55 betätigt wird, was einen prompten Übergang von einem AR-Verbrennungszustand zu einem Zustand gewöhn licher Verbrennung ermöglicht. Folglich kann das Ansprech verhalten verbessert werden.

Im Fall des mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt- Ottomotors mit Kraftstoffeinspritzung wird die Öffnung des Auslaß-Steuerventils auf einen auf der Motordrehzahl N_e und dem Drosselventilöffnungsgrad θ_th basierenden Wert einge stellt. Zusätzlich ist es ferner erwünscht, die Kraftstoff einspritzmenge durch Erfassen einer Betätigungsverzögerung des Auslaß-Steuerventils zu korrigieren.

Die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge wird gemäß den in Fig. 14 und 15 gezeigten Flußdiagrammen durchgeführt. Die in dem Flußdiagramm der Fig. 14 verwendete Größe ARCV_M bezeichnet eine Öffnungsstellung des Auslaß-Steuerventils, die von einer auf der Steuertabelle basierenden Ableitung gefunden wurde, wobei der Drosselöffnungsgrad θ_th und die Motordrehzahl N_e als Eingangsgrößen verwendet wurden. Ande rerseits bezeichnet die Größe ARCV Daten, die durch Einle sen einer tatsächlichen Öffnungsstellung des Auslaß-Steuer ventils erhalten wurden. Die Größe KARCV bezeichnet einen Korrekturkoeffizienten, der zum Kompensieren einer Abwei chung zwischen den Öffnungsstellungen ARCV_M und ARCV des Auslaß-Steuerventils verwendet wird. Das heißt, eine Differenz zwischen den Öffnungsstellungen ARCV_M und ARCV des Auslaß-Steuerventils wurde festgestellt. Eine positive Dif ferenz zwischen den Öffnungsstellungen ARCV_M und ARCV des Auslaß-Steuerventils wird dann verwendet, um eine positive Korrekturtabelle nach einem Wert des Korrekturkoeffizienten KARCV zu durchsuchen, der zum Kompensieren einer Abweichung zwischen den Öffnungsstellungen ARCV_M und ARCV des Auslaß- Steuerventils verwendet wird. In ähnlicher Weise wird eine negative Differenz zwischen den Öffnungsstellungen ARCV_M und ARCV des Auslaß-Steuerventils dann verwendet, um eine negative Korrekturtabelle nach einem Wert für den Korrek turkoeffizienten KARCV zur Abweichungskompensation zu durchsuchen. Schließlich wird der Wert des Korrekturkoef fizienten KARCV zur Abweichungskompensation mit einer Grundkraftstoffeinspritzmenge T_i multipliziert, die auf Grundlage der Steuertabelle mit dem Drosselöffnungsgrad θ_th und der Motordrehzahl N_e als Eingangsgrößen bestimmt wurde, um die korrekte Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten.

Es soll eine Drosselventil-Steuervorrichtung bereitgestellt werden, welche in einem mittels AR-Verbrennung betreibbaren Zweitakt-Ottomotor einfaches Umschalten von einem Zustand gewöhnlicher Verbrennung in einen AR-Verbrennungszustand oder umgekehrt ermöglicht, wobei wenigstens während eines Niederlastbetriebs ein Kompressionsbeginn-Druck in geeigne ter Weise gesteuert wird, daß Frischgas in einer Brennkam mer selbst zündet und verbrennt. Eine Drosseltrommel 16 ist mit einem Gasgriff über einen in den Figuren nicht darge stellten Gaszug verbunden. Die Drosseltrommel 16 ist ferner mit einem in den Figuren nicht dargestellten Drosselventil über einen ebenfalls nicht in den Figuren dargestellten Verbindungsmechanismus verbunden. Ein Arm 33 ist in Einheit mit der Drosseltrommel 16 ausgebildet. Eine Einstellschrau be 34 ist an dem Ende des Arms 33 befestigt. Ein Nocken 35 ist an einer solchen Stelle gehalten, daß der Nocken 35 in Kontakt mit der einen Stellschraube 34 gebracht werden kann. Eine Rolle 36 ist in Einheit mit dem Nocken 35 ausgebildet. Ein Seil 36a, das um die Rolle 36 gewickelt ist, ist mit einem Drosselventil-Servomotor 37 verbunden. Bei gewöhnlicher, durch Funkenzündung gezündeter Verbrennung befindet sich der Nocken 35 in einer aufrechten Stellung und verhindert eine Abnahme des Drosselöffnungsgrads θ_th des Drosselventils 12 auf einen Wert, der kleiner ist als typischerweise 17%.

Claims

1. Drosselventil-Steuervorrichtung für einen mittels Selbstzündung (AR- Verbrennung) betreibbaren Zweitakt-Ottomotor (1), bei dem wenig stens im Bereich des Niederlastbetriebs ein Kompressionsanfangsdruck mittels eines Auslass-Steuerventils (23) derart gesteuert wird, dass ein Kraftstoff, Frischluft und Restgas umfassendes Gemisch in einer Brenn kammer (21) zu einem für einen Motorbetrieb erwünschten Zündzeit punkt selbst zündet und verbrennt, wobei die Drosselventil-Steuervor richtung umfasst:
ein Drosselventil (12), das an einer Lufteinlassleitung (10) an geordnet ist,
ein Drosselventil-Betätigungselement zur Betätigung des Drossel ventils (12) von Hand,
eine betätigbare Öffnungsgrad-Begrenzungsvorrichtung (35; 44) zur Festlegung eines unteren Grenzwerts des Öffnungsgrads (θ_th) des Drosselventils (12),
eine Öffnungsgrad-Begrenzungsvorrichtungs-Einstellvorrichtung (37; 46, 47, 48, 49, 50) zur Einstellung des durch die Öffnungs grad-Begrenzungsvorrichtung (35; 44) festgelegten unteren Grenzwerts,
wobei die Öffnungsgrad-Begrenzungsvorrichtungs-Einstellvorrichtung (37; 46, 47, 48, 49, 50)
einen ersten unteren Grenzwert einstellt, wenn festgestellt wur de, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels Selbstzündung ist, und
einen zweiten unteren Grenzwert einstellt, der größer ist als der erste untere Grenzwert, wenn festgestellt wurde, dass der ge genwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels gewöhnlicher, aus Funkenzündung resultieren der Verbrennung ist.

2. Drosselventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn festgestellt wurde, dass der gegenwärtige Betriebs zustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels gewöhnli cher, aus Funkenzündung resultierender Verbrennung ist, durch Betäti gung der Öffnungsgrad-Begrenzungsvorrichtung (35; 44) verhindert wird, dass das Drosselventil (12) auf einen Öffnungsgrad geschlossen wird, der kleiner als ein vorbestimmter Öffnungsgrad (θ_thi) ist, oder dass dann, wenn festgestellt wurde, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels Selbstzündung ist, durch Außerbetriebsetzen der Öffnungsgrad-Begrenzungsvorrichtung (35; 44) gestattet wird, dass das Drosselventil (12) auf einen Öffnungsgrad geschlossen wird, der kleiner ist als der vorbestimmte Öffnungsgrad (θ_thi).

3. Drosselventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Öffnungsgrad (θ_thi) der Leerlauf-Drossel- Öffnungsgrad (θ_thi) ist.

4. Drosselventil-Steuervorrichtung für einen mittels Selbstzündung (AR- Verbrennung) betreibbaren Zweitakt-Ottomotor (1), bei dem wenig stens im Bereich des Niederlastbetriebs ein Kompressionsanfangsdruck mittels eines Auslass-Steuerventils (23) derart gesteuert wird, dass ein Kraftstoff, Frischluft und Restgas umfassendes Gemisch in einer Brenn kammer (21) zu einem für einen Motorbetrieb erwünschten Zündzeit punkt selbst zündet und verbrennt, wobei die Drosselventil-Steuervor richtung umfasst:
ein Drosselventil (12), das an einer Lufteinlassleitung (10) an geordnet ist,
ein Drosselventil-Betätigungselement zur Betätigung des Drossel ventils (12) von Hand,
eine Bypass-Lufteinlassleitung (54) zur Umgehung eines Teils der Lufteinlassleitung (10) zwischen stromaufwärtigen und strom abwärtigen Seiten des Drosselventils (12),
ein Ventil (55) zum Öffnen und Schließen der Bypass-Luftein lassleitung (54) sowie
eine Ventilsteuervorrichtung (43) zur Steuerung des Ventils (55),
wobei die Ventilsteuervorrichtung (43) das Ventil (55) dann öffnet, wenn bestimmt wurde, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels gewöhnlicher, aus Fun kenzündung resultierender Verbrennung ist, und
das Ventil (55) dann schließt, wenn bestimmt wurde, dass der gegen wärtige Betriebszustand ein Zustand zum Betreiben des Motors (1) mittels Selbstzündung ist.