DE69619296T2

DE69619296T2 - Kraftstoffeneinspritzeinrichtung und Verfahren für einen Zweitaktmotor

Info

Publication number: DE69619296T2
Application number: DE69619296T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Moriya; Motoyama; Michihisa Nakamura
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: EP0742360B1; DE69619296D1; EP0742360A3; US5732674A; EP0742360A2; JPH08312438A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine des Zweitakt- Typs mit zumindest einem Zylinder, bedeckt mit einem Zylinderkopf und der einen gleitend hin- und hergehenden Kolben aufnimmt, verbunden über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle, die in einer Kurbelkammer angeordnet ist, wodurch der Zylinder, der Kolben und der Zylinderkopf eine Verbrennungskammer begrenzen, eine Spülstrecke, eine Auslaßstrecke, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Kraftstoffeinspritzen in den Zylinder, und eine Steuervorrichtung, vorgesehen um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu steuern, so daß zumindest während eines Mittellastbereiches des Motors Kraftstoff in zumindest zwei Raten während einer Umdrehung der Kurbelwelle eingespritzt wird, und ein Verfahren zum Schaffen einer Brennkraftmaschine des Zweitakt- Zyklustyps mit Kraftstoff, der Motor mit einem Zylinder, bedeckt mit einem Zylinderkopf und der einen gleitend hin- und hergehenden Kolben aufnimmt, verbunden über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle, die in einer Kurbelkammer angeordnet ist, während der Zylinder, der Kolben und der Zylinderkopf eine Verbrennungskammer begrenzen, eine Spülstrecke, eine Auslaßstrecke, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Kraftstoffeinspritzen in den Zylinder, wobei zumindest während des Mittellastbereiches der Brennkraftmaschine Kraftstoff in zumindest zwei Raten während einer Umdrehung der Kurbelwelle eingespritzt wird.
Solch eine Brennkraftmaschine, sowie das Verfahren, sind aus der US-A-5 078 107 bekannt. Diese Brennkraftmaschine ist jedoch nicht in der Lage die Kraftstoffeinspritzung bei allen Drehzahlen und Lastbereichen ausreichend anzupassen. Hier wird Kraftstoff einmal während sehr hoher und niedriger Belastung in veränderlichen Mengen eingespritzt; während des Mittellastbereiches wird die zweite Kraftstoffrate kurz vor der Zündung beendet. Außerdem wird die direkte Kraftstoffeinspritzung in die Motorverbrennungskammer, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet, oder die sogenannte Inden- Zylinder- Einspritzung, herkömmlich in Dieselmotoren verwendet.
Andererseits ist es in den Zweitakt- Zyklusmotoren allgemeine Praxis geworden, Kraftstoff durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder einen im Einlaßdurchgang angeordneten Vergaser, zuzuführen und Gemisch durch die Kurbelkammer und den Spüldurchgang zu der Verbrennungskammer zuzuführen. Es sind dort jedoch Probleme aufgetreten, derart, daß wenn das Gemisch durch die Kurbelkammer strömt, Kraftstoff an der Kurbelkammerwand anhaftet und Gemisch mit dem erwarteten Luft- Kraftstoff- Verhältnis die Verbrennungskammer nicht erreicht. Um solch ein Problem zu lösen und eine genauere Steuerung des Luft- Kraftstoff- Verhältnisses auszuführen sind Forderungen für die In- den- Zylinder- Einspritzung auch bei den Zweitakt- Zyklusmotoren, wie den Dieselmotoren, zunehmend, bei denen Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
Der Zweitakt- Motor hat ein Problem des Gemisch- Beiblasens, weil Öffnungen durch den Kolben abgedeckt und nicht abgedeckt werden. Demzufolge wird es bevorzugt, wenn die In- Zylinder- Einspritzung ausgeführt wird, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffes klein ist, wie z. B. in den Mittel- und Niedriglastbereichen, um Kraftstoff so nah wie möglich zum Zündzeitpunkt und so nahe wie möglich zu der Nähe der Zündkerze einzuspritzen. Da jedoch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den Benzinmotor, wie z. B. den Zweitakt- Motor, Kraftstoff nicht bei hohem Druck, wie es bei dem Dieselmotor der Fall ist, einspritzen kann, entsteht dann, wenn Kraftstoff eingespritzt wird, wenn der Druck in dem Zylinder hoch ist, wie z. B. nahe des Zündzeitpunktes, entsteht ein Problem, daß die Einspritzdauer, nämlich der Betrag von eingespritztem Kraftstoff, beträchtlich eingeschränkt ist.
Das oben beschriebene Problem ist in dem Niedrigdrehzahlbereich nicht so bedeutsam, sogar wenn Kraftstoff nahe des oberen Totpunktes eingespritzt wird, nämlich wenn der Druck in dem Zylinder hoch ist, wegen der kleinen Menge des eingespritzten Kraftstoffes. In dem Hochdrehzahlbereich, da die Menge des eingespritzten Kraftstoffes groß ist, kann eine Vormischungs- Verbrennung ausgeführt werden, in der die Kraftstoffeinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt gestartet wird, so daß die Einspritzung nahe des unteren Totpunktes vorüber ist, und Kraftstoff vollständig mit Luft vor dem gezündet werden gemischt wird. Demzufolge tritt das oben beschriebene Problem nicht auf.
Wenn jedoch die sogenannte geschichtete Verbrennung in dem Niedrigdrehzahlbereich beabsichtigt ist, in dem Kraftstoff nahe des Zündzeitpunktes eingespritzt wird, und die Vormischungs- Verbrennung in dem Hochdrehzahlbereich beabsichtigt wird, in dem Kraftstoff beträchtlich vor dem Zündzeitpunkt eingespritzt wird, wird die Kraftstoffmenge, die nahe des Zündzeitpunktes in dem Mittellastbereich eingespritzt werden soll, übermäßig, wo der Übergang von der geschichteten Verbrennung zu der Vormischungs- Verbrennung auftritt und die Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzung zu klein ist, um zu einer frühen Zeit für das Vormischen vorüber zu sein. Solch eine Situation ist instabil und das Problem ist in dem Mittellastbereich sehr ernst.
Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Kraftstoffeinspritzverfahren und eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung zu schaffen, die in der Lage sind die oben beschriebenen Probleme bei der Einspritzung in die Zylinder des Zweitakt- Motors durch Einspritzen einer angemessenen Menge von Kraftstoff über den gesamten Drehzahlbereich zu lösen.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Brennkraftmaschine des Zweitakt- Typ sowie ein Verfahren der vorerwähnten Art, zu schaffen, was ständig die Einspritzung einer angemessenen Menge von Kraftstoff über den gesamten Motordrehzahlbereich erleichtert.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe für eine Brennkraftmaschine des Zweitakt- Typs der vorgenannten Art, dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung vorgesehen ist den Niedriglastbereich, den Mittellastbereich und den Hochlastbereich des Motors zu steuern; so daß während des Niedriglastbereiches Kraftstoff einmal unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, während entsprechend der Lasterhöhung oder -verminderung innerhalb des Niedriglastbereiches die Krafstoffeinspritzmenge durch Veränderung des Endes der Kraftstoffeinspritzung verändert wird, daß während des Mittellastbereiches die erste Rate einer bestimmten Menge von Kraftstoff vor der Zündung eingespritzt wird und die zweite Rate einer bestimmten Menge von Kraftstoff unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, während entsprechend der Lasterhöhung oder -verminderung innerhalb des Mittellastbereiches die Kraftstoffmenge der ersten Rate variiert wird, und daß während des Hochlastbereiches Kraftstoff in einer Rate eingespritzt wird, deren Menge sich mit dem Belastungswechsel während des Hochlastbereiches ändert.
Außerdem wird nach der Erfindung die Aufgabe für ein Verfahren der oben genannten Art dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung den Niedriglastbereich, den Mittellastbereich und den Hochlastbereich des Motors derart steuert, daß während des Niedriglastbereiches Kraftstoff einmal unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, während nach der Lasterhöhung oder -verminderung innerhalb des Niedriglastbereiches die Kraftstoffeinspritzmenge durch Veränderung des Endes der Kraftstoffeinspritzung verändert wird, daß während des Mittellastbereiches die erste Rate einer bestimmten Menge von Kraftstoff vor der Zündung eingespritzt wird und die zweite Rate einer Menge von Kraftstoff unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, während entsprechend der Lasterhöhung oder -verminderung innerhalb des Mittellastbereiches die Kraftstoffmenge der ersten Rate variiert wird und daß während des Hochlastbereiches Kraftstoff in einer Rate eingespritzt wird, deren Menge sich mit dem Belastungswechsel während des Hochlastbereiches verändert.
Entsprechend eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf der Grundlage der erfaßten Motorbetriebsbedingungen, die ein Kurbelwinkel, eine Motordrehzahl und eine Motorbelastung sein können.
Entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung weist die Steuervorrichtung einen Zündzeitpunkt- Steuerabschnitt, versehen mit Signalen entsprechend einer Motordrehzahl, einem Kurbelwinkel und einem Drosselöffnungsgrad auf, einen Kraftstoffeinspritz- Zeitpunktsteuerungsabschnitt, versehen mit Signalen entsprechend einer Motordrehzahl und einem Kurbelwinkel, und den Lastberechnungsabschnitt, versehen mit Signalen entsprechend eines Drosselöffnungsgrades auf.
Es ist außerdem vorteilhaft, um den Steuerbetrieb der Steuervorrichtung zu verbessern, wenn der Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt mit einem dreidimensionalen Diagramm, das vorbestimmte Daten im Voraus speichert, versehen ist, und der Kraftstoffeinspritz- Zeitpunktsteuerungsabschnitt mit einem zweidimensionalen Diagramm versehen ist, das vorausbestimmte Daten im Voraus speichert.
Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mit Bezug zu verschiedenen Ausführungsbeispielen derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Motorrades (1) ist, versehen mit der Kraftstoff Einspritzsteuerung dieser Erfindung;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt des Zweitakt- Motors (11) zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm von der Luftmenge ist, die durch die Einlaßstrecke fließen kann, gezeichnet gegen die Drosselöffnung (nämlich am Grad der Verdrehung des Drosselgriffs);
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm der Steuerung ist;
Fig. 5 ein Diagramm vom Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt ist, wobei die vertikale Achse den Kurbelwinkel repräsentiert und die horizontalen Achse die Motorbelastung repräsentiert;
in Fig. 6
(a) ein Beispieldiagramm des Einspritzzeitpunktes und Zündzeitpunktes in dem Niedriglastbereich (A), in Einheiten des Kurbelwinkels in Bezug auf oberen und unteren Totpunkt ist;
(b) ein Beispieldiagramm des Einspritzzeitpunktes und des Zündzeitpunktes in dem Mittellastbereich (A), in Einheiten des Kurbelwinkels in Bezug auf oberen und unteren Totpunktes ist;
(c) ein Beispieldiagramm des Einspritzzeitpunktes und des Zündzeitpunktes in dem Hochlastbereich (A), in Einheiten des Kurbelwinkels in Bezug auf oberen und unteren Totpunkt ist; und
Fig. 7 ein Diagramm des Einspritzzeitpunktes und des Zündzeitpunktes eines weiteren Ausführungsbeispieles ist, wobei die vertikale Achse den Kurbelwinkel repräsentiert und die horizontale Achse die Motorbelastung repräsentiert.
Ein Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzverfahrens und der Kraftstoffeinspritzsteuerung dieser Erfindung für Zweitakt- Motoren wird nachstehend in Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Motorrades 1, versehen mit der Kraftstoff- Einspritzsteuerung dieser Erfindung.
Ein Kopfrohr 2 lagert eine drehbare Lenkwelle 4 mit ihrem oberen Ende, versehen mit Lenkstangen 3. Das untere Ende der Lenkwelle 4 ist mit einer sich gabelnden Vordergabel 5 verbunden. Die Vordergabel 5 lagert zwischen ihren Gabelspitzen ein drehbares Vorderrad 6. Das Kopfrohr 2 ist auch mit einem Rahmen 7 verbunden. Der Rahmen 7 weist ein rechtes und linkes Paar vom Hauptrahmen 7a auf, deren vorderes Ende an dem Hauptrohr 2 befestigt sind, hintere Rahmen 7b, die sich von den hinteren Teilen der Hauptrahmen 7a erstrecken, und Abwärtsrohre 7c, die sich zum einen nach unten von dem vorderen Teil des Rahmens 7 erstrecken und die sich außerdem in Richtung der Rückseite des Fahrzeuges erstrecken und die mit dem hinteren Ende des Rahmens 7 verbunden sind. Ein Kraftstofftank 8 ist auf den Hauptrahmen 7a montiert. Hintere Enden von Schwingarmen 9 lagern ein Hinterrad 10 und die Vorderenden des Schwingarms sind schwingbar mit einer Welle auf den Hauptrahmen 7a gelagert. Ein Zweitakt- Motor 11 ist mit den Hauptrahmen 7a und den Abwärtsrohren 7c montiert.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt des Motors 11.
Der Motor 11 ist durch Aufeinandersetzen eines Zylinderkopfes 12, von Zylinderblöcken 13, 14 und eines Kurbelgehäuses 15 gebildet. Innerhalb des Motors ist ein Zylinder 16 gebildet. Ein Kolben 17 definiert die Innenseite des Zylinders in eine Verbrennungskammer 18 hinein und eine Kurbelkammer 19. Die Kurbelkammer 19 lagert eine Kurbelwelle 20 zum freien Rotieren. Der Kolben 17 ist zum freien, vertikalen Gleiten in dem Zylinder 16 angeordnet. Die Kurbelwelle 20 ist durch eine Pleuelstange 21 mit dem Kolben 17 verbunden.
Der Motor 11 ist mit einer Einlaßstrecke 25, einer Spülstrecke 26 und einer Auslaßstrecke 27 versehen. Der Einlaßdurchgang 25 weist ein Verbindungsrohr 25a und ein Einlaßrohr 25b auf, mit einem Ende des Verbindungsrohres 25a zu einem Einlaßeingang 19a der Kurbelkammer 19 offen und das andere Ende verbunden mit dem Einlaßrohr 25b. Ein Reed- Ventil 28 ist vorgesehen, um den Einlaßeingang 19a abzudichten und zu schließen. Der Einlaßeingang 19a wird geöffnet, wenn der Druck in der Kurbelkammer 19 negativ wird, wenn der Kolben 17 nach oben geht, und wird geschlossen, wenn der Druck in der Kurbelkammer 19 gleich wird oder den Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Reed- Ventiles 28 übersteigt (nämlich auf der Seite des Verbindungsrohres 25a).
Die Spülstrecke 26 weist einen Spülkanal 26a auf, gebildet durch die Zylinderblöcke 13, 14, mit ihrem einen Ende mit der Verbrennungskammerseite des Zylinders ie verbunden und das andere Ende verbunden mit der Kurbelkammerseite des Zylinders 16. Nachdem das Gemisch in der Verbrennungskammer 18 verbrannt worden ist, geht der Kolben 17 abwärts, um das Verbrennungskammer- Seitenende des Spüldurchganges 26a freizumachen und die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 19 und der Verbrennungskammer 18 herzustellen, und Luft, die in die Kurbelkammer 19 angesaugt wird, wird in die Verbrennungskammer 18 gedrängt.
Die Auslaßstrecke 27 weist einen Auslaßkanal 27a, gebildet in dem Zylinderblock 13 und ein Auslaßrohr 27b auf. Ein Ende des Auslaßdurchganges 27a ist mit der Verbrennungskammerseite des Zylinders 16 verbunden und das andere Ende ist mit dem Auslaßrohr 27b verbunden. Die Auslaßstrecke wird zu einem Zeitpunkt geöffnet, früher als jenes der Spülstrecke 26 nach der Verbrennung von Gemisch in der Verbrennungskammer 18, wenn der Kolben 17 abwärts geht, um das Auslassen des verbrannten Gases aus der Verbrennungskammer 18 heraus zu beginnen. Das verbrannte Gas, das in der Verbrennungskammer 18 verbleibt, wird durch Luft herausgedrückt, die durch die Spülstrecke 26 strömt, die zu einem Zeitpunkt später als jener Öffnung der Auslaßstrecke 27 in die Verbrennungskammer 18, und die Verdichtung für die nächste Verbrennung wird mit dem Kolben 17 ausgeführt.
Das Einlaßrohr 25b ist mit einem Drosselventil 29 vom Klappen- Typ zum Verändern der Querschnittsfläche der Einlaßstrecke durch Drehung entsprechend des Öffnungsgrades eines Drosselgriffs 30 versehen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Drosselventil bestimmt, nicht zu vollständig die Einlaßstrecke zu schließen, sogar wenn der Drosselgriff vollständig geschlossen ist, so daß Luft zu der Verbrennungskammer 18 zugeführt wird, sogar wenn der Drosselgriff vollständig geschlossen ist. In Fig. 3 zeigt die Kurve (a) die Daten, wenn das Drosselventil 29 verwendet wird. Die Kurve (b) zeigt die Daten, wenn ein Drosselventil verwendet wird, das vollständig geschlossen ist, wenn der Drosselgriff vollständig geschlossen ist. Die Kurve (c) zeigt die Daten, wenn kein Drosselventil verwendet wird, d. h., für einen Motor ohne Drossel.
Der Zylinderkopf 12 ist mit einer Zündkerze 22 und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 versehen. Der Zündabschnitt der Zündkerze 22 ist zu der Verbrennungskammer 18 zum Zünden des Gemisches in der Verbrennungskammer 18 freiliegend. Der Düsenabschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 ist zu der Verbrennungskammer 18 freiliegend und gerichtet, um Kraftstoff, wie in Fig. 2 mit der gepunkteten Linie gezeigt, in Richtung der Zündkerze (22) in die Verbrennungskammer 18 einzuspritzen.
Der Zündzeitpunkt der Zündkerze 22 und der Einspritzzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 werden mit der Steuervorrichtung oder Steuerung 40 gesteuert.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm der Steuerung 40.
In die Steuerung 40 wird eine Information über den Kurbelwinkel (R), die Motordrehzahl (N) und den Drosselventilöffnungsgrad (0), jeweils von einem Kurbelwinkelsensor 41, einem Motordrehzahlsensor 42 und einem Drosselöffnungssensor 43, eingegeben.
Die Steuerung 40 ist auch mit einer Zündzeitpunkt- Steuerungabschnitt 40a zum Bestimmen des Zündzeitpunktes versehen, und mit einem Krafftstoffeinspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b zum Bestimmen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, um die Zündkerze 22 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 entsprechend der vorbestimmten Zeitpunkte zu betätigen.
Der Aufbau und die Funktion der Steuerung 40 wird in größerer Ausführlichkeit nachstehend beschrieben.
Ausgangssignale von dem Drosselöffnungssensor 43 oder seinem Lastberechnungsabschnitt 40c und dem Motordrehzahlsensor 42 (Drosselöffnungsgrad (0) oder Lastberechnungswert (L) und Motordrehzahl (N)) werden zu dem Zündzeitpunkt- Steuerungsabschnitt 40a eingegeben. Der Zündzeitpunkt- Steuerungsabschnitt 40a ist mit einem dreidimensionalen Diagramm versehen, das eingespeicherte Daten enthält, im Voraus durch Tests zu dem angemessen Zeitpunkt für verschiedene Drosselöffnungen oder Lasten und Motordrehzahlen gemessen. Das Diagramm bestimmt angemessene Zündzeitpunkte von den Ausgangssignalen (0) oder (L) und (N) von den Sensoren 43, 42. Zu dem Zündzeitpunkt- Steuerungsabschnitt 40a wird auch die Kurbelwinkelinformation (R) (nachstehend als Kurbelwinkel (R) bezeichnet) eingegeben. Wenn der Kurbelwinkel (R) mit dem Zündzeitpunkt, erfaßt von dem Plan, übereinstimmt, wird ein Zündzeitpunkt- Erzeugungssignal zu einer Zündeinheit 22a ausgegeben. Die Zündeinheit 22a weist einen bekannten Schaltkreis zur Anwendung in einer Zündung vom Transistor- Typ auf und betätigt einen internen Transistor (nicht gezeigt) mit dem Zündzeitpunkt- Erzeugungssignal, um ungefähr 300 V Spannung durch Selbstinduktion in einer Zündspule 22b zu erzeugen. Die Zündspule 22b verursacht Funkenentladung an der Zündkerze 22 durch Anwenden eines gegenseitigen Induktionseffektes, wenn eine hohe Spannung durch die Zündeinheit 22a erzeugt wird.
Das Ausgangssignal von dem Drosselöffnungssensor 43 (Drosselöffnung (0) wird in den Lastberechnungsabschnitt 40c eingegeben, wo die aktuelle Last (L) von der Drosselöffnung (0) berechnet wird und das Ergebnis wird ausgegeben an den Einspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b. Zu dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b werden das Ausgangssignal (L) von dem Lastberechnungsabschnitt 40c und das Ausgangssignal (N) von dem Motordrehzahlsensor 42 eingegeben. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b ist auch mit einem zweidimensionalen Diagramm versehen, das Daten speichert, die im voraus durch Tests zu dem angemessen Zeitpunkt für verschiedene Motordrehzahlen und Lasten gemessen wurden, und bestimmt den angemessenen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt von der Motordrehzahl (N) und der Last (L). Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b empfängt regelmäßig Ausgangssignale (Kurbelwinkel R) von dem Kurbelwinkelsensor 41 und überwacht den Kurbelwinkel. Wenn der Kurbelwinkel (R) mit dem Kraftstoffeinspritz- Startzeitpunkt mit dem durch das Diagramm bestimmten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt übereinstimmt, wird ein Kraftstoffeinspritz- Startsignal zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 ausgegeben, um sie zu veranlassen, die Kraftstoffeinspritzung zu starten. Wenn der Kurbelwinkel (R) mit dem Einspritzendzeitpunkt des durch den Plan bestimmten Kraftstoffeinspritzzeitpunktes übereinstimmt, wird ein Kraftstoff- einspritz- Endsignal zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 ausgegeben, um sie zu veranlassen, die Kraftstoffeinspritzung zu beenden. Kraftstoff wird unter Druck von dem Kraftstofftank 8 zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 zugeführt. Der vom Kraftstofftank 8 zugeführte Kraftstoff wird mit einem Filter 23b gefiltert. Der Druck des Kraftstoffes wird mit einem Druckregler 23c geregelt. Die erforderliche Menge von Kraftstoff wird zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 23 gesendet und von ihr in Übereinstimmung mit dem Einspritzzeitpunktsignal (nämlich dem Kraftstoffeinspritz- Startsignal und dem Kraftstoffeinspritz- Endsignal) von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt- Steuerabschnitt 40b eingespritzt. Die Überschußmenge von Kraftstoff an dem Druckregler 23c wird durch eine Kraftstoffrückführleitung 23d zu dem Kraftstofftank 8 zurückgeführt.
Fig. 5 ist ein Diagramm von Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt, wobei die vertikale Achse den Kurbelwinkel repräsentiert und der horizontalen Achse die Motorlast repräsentiert. Die Fig. 6(a) und 6(b) sind Zeitpunktdiagramme, die Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt in den später beschriebenen Lastbereichen (A), (B) und (C) in Einheiten des Kurbelwinkels in Bezug auf oberen und unteren Totpunkt zeigen. Fig. 6(a) ist für den Niedriglastbereich, Fig. 6(b) ist für den Mittellastbereich und Fig. 6(c) ist für den Hochlastbereich, jeweils den Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt zeigend.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, steuert die Steuerung 40 die Kraftstoffeinspritzung in drei Last- (Ausgangs-) bereichen; einem Niedriglastbereich (L&sub0; - LL), einem Mittellastbereich (LL -LM) und einem Hochlastbereich (LM -Lw) in jeweils unterschiedlichen Mustern. Der Zündzeitpunkt (IG) wird auch entsprechend der Motordrehzahl und der Last verändert, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Zündzeitpunkt z. B. ungefähr 10 Grad vor dem oberen Totpunkt ist.
In dem Niedriglastbereich (A) wird die Kraftstoffeinspritzung gesteuert um einmal unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ausgeführt zu werden, und entsprechend der Zunahme oder Abnahme der Last (L) zwischen (L&sub0;) und (LL), wobei die Kraftstoffeinspritzmenge durch Verzögern des Kraftstoffeinspritzendzeitpunktes verändert wird. Obwohl die in dem Niedriglastbereich eingespritzte Menge des Kraftstoffes (F) sehr klein ist, da Kraftstoff unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt eingespritzt wird und um die Zündkerze 22 konzentriert wird, wird eine dicke Gemischmenge zur Zeit der Zündung um die Zündkerze 22 erzeugt. Die Menge von Kraftstoff (F) ist kleiner oder das Gemisch wird dünner in Richtung der unteren Schicht in der Verbrennungskammer 19. Die Flamme des dicken Gemisches, gezündet mit der Zündkerze 22, verbreitet sich allmählich zu der unteren Schicht, um geschichtete Verbrennung zu erzeugen.
In dem Mittelbereich (B) wird die Zündung in zwei Raten vorgenommen. Die erste Rate der bestimmten Menge von Kraftstoff wird vor der Zündung eingespritzt (der vorläufig eingespritzte Kraftstoff wird nachstehend Voreinspritzungs- Kraftstoff BF genannt). Die zweite Rate wird unmittelbar vor der Zündung in der Nähe der Zündkerze eingespritzt (der unmittelbar vor der Zündung eingespritzte Kraftstoff wird nachstehend Zündungskraftstoff AF genannt). Da sich die Last (L) zwischen LL und LM verändert, wird die Kraftstoffmenge von Kraftstoff (F) durch Veränderung der Menge des Voreinspritzungs- Kraftstoff BF ohne Verändern der Menge des Zündungskraftstoffes AF verändert.
Die Einspritzmenge von Kraftstoff (F) in dem Mittellastbereich (B) ist zu groß, um unmittelbar vor der Zündung eingespritzt zu werden, wenn der Druck in dem Zylinder hoch ist, wie in dem Niedriglastbereich (A), aber zu klein, um Vormischen durch Beenden des Einspritzens vor dem Zündzeitpunkt, wie in dem Hochlastbereich (C), auszuführen. Jedoch durch Teilen der Einspritzung in zwei Raten wird im voraus ein gleichmäßiges Gemisch, wenn der Voreinspritzungs- Kraftstoff (BF) mit Luft vermischt. Dann bildet der Zündungskraftstoff (AF) um den Zündabschnitt der Zündkerze die dicke Gemischmasse, wobei die dicke Gemischmasse, mit der Zündkerze gezündet wird, und verbrennt. Die durch den Voreinspritzungs- Kraftstoff (BF) erzeugte Gemischmasse wird dann mit der Flame des dicken Gemisches gezündet. Somit werden eine zuverlässige Zündung und Verbrennung erhalten.
Der Mittellastbereich (B), wo der Kraftstoff in zwei Raten eingespritzt wird, kann entsprechend der Charakteristik des verwendeten Motors, z. B. 0%-60%, 10%-90%, usw. der Volllast, angemessen eingestellt werden.
In dem Hochlastbereich (C) wird die Einspritzung des Kraftstoffes (F) zu einem frühen Zeitpunkt gestartet, insbesondere, um die Zeit, wenn der Kolben 17 beginnt nach unten zu gehen, nach dem der Verdichtungs- Verbrennungs- Takt, und wird erheblich vor dem Zündzeitpunkt beendet. Die in dem Hochlastbereich (C) eingespritzte Menge von Kraftstoff F ist mehr als genug, sogar wenn Beiblasen des Gemischs durch Öffnen der Auslaßstrecke 27 auftritt und demzufolge Zeit für gleichmäßiges Mischen mit Luft erfordert. Jedoch, durch Anordnen, daß die Einspritzung beträchtlich vor dem Zündzeitpunkt abgeschlossen ist, wie oben beschrieben, mischt sich Kraftstoff mit Luft gründlich vor dem Zündzeitpunkt, um eine gleichmäßige Gemischmasse in der Verbrennungskammer zu bilden. Als ein Ergebnis wird eine wirksame Verbrennung erhalten.
Mit der Steuerung dieses oben beschriebenen Ausführungsbeispieles, während die Kraftstoffeinspritzung nur in dem Mittellastbereich B in zwei Raten vorgenommen wird, ist dieses Kraftstoffeinspritzungsverfahren nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern die Kraftstoffeinspritzung kann in einer mehrfachen Anzahl von Raten über den gesamten Lastbereich vorgenommen werden, oder in den niedrigen und mittleren Lastbereichen (A) und (B), oder in dem mittleren und hohen Lastbereichen (B) und (C). Fig. 7 ist ein Diagramm eines Beispieles des Einspritzzeitpunktes und Zündzeitpunktes für die in zwei Raten über den gesamten Lastbereich vorgenommene Kraftstoffeinspritzung. Bei Motoren mit einer Charakteristik, in denen leicht Klopfen auftritt, kann Klopfen in dem Hochlastbereich durch Teilen der Kraftstoffeinspritzung in eine mehrfache Anzahl von Raten verhindert werden und durch Ausführen einer vorgemischten Verbrennung mit einer schnellen Verbrennungsgeschwindigkeit. Wenn eine schnelle Verbrennungsgeschwindigkeit bei niedriger Last erforderlich ist, wie bei der Bergabwärtsfahrt mit einer hohen Motordrehzahl, ist es möglich, die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen, während verhindert wird, daß gleichzeitig unverbranntes Gas erzeugt wird, sogar in der geschichteten Verbrennung, wo ein Teil des Kraftstoffes zu einem frühen Zeitpunkt eingespritzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel sind das Kraftstoffeinspritzungsverfahren und die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung beschrieben, wie in einem Zweitaktmotor 11, versehen mit einer einzelnen Zündkerze 22, ausgeführt. Jedoch ist der Typ des Zweitaktmotors nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern zwei Zündkerzen können z. B. vorgesehen werden.
Außerdem, während für dieses Ausführungsbeispiel die Zündeinheit 22a als der Zündschaltkreis beschrieben ist, ist der Aufbau des Zündschaltkreises nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt, sonder eine CDI- Einheit kann als Selbstverständlichkeit vorgesehen werden.
Während dieses Ausführungsbeispiel das Kraftstoffeinspritzungsverfahren und die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung als in dem Zweitakt- Motor 11 verwendet beschreibt, versehen mit dem Drosselventil 29 als ein Beispiel, ist der Einlaßtyp des Motors nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann von jedem Typ sein, z. B. einen Zweitakt- Motor, versehen mit einem Drosselventil, das vollständig die Einlaßstrecke schließt, wenn der Drosselgriff vollständig geschlossen ist, oder einen Zweitakt- Motor ohne ein Drosselventil. Außerdem ist es notwendig die Motorlast (L) mit anderen Mitteln als dem Drosselventil- Öffnungssensor zu erfassen, wie z. B. mit einem an dem Drosselgriff vorgesehen Potentiometer, etc.

Claims

1. Brennkraftmaschine (11) vom Zweitakt- Typ mit zumindest einem Zylinder (16), bedeckt mit einem Zylinderkopf (12), der einen gleitend hin- und hergehenden Kolben (17) aufnimmt, verbunden über eine Pleuelstange (21) mit einer Kurbelwelle (20), die in einer Kurbelkammer (19) angeordnet ist, verbunden, wodurch der Zylinder (16), der Kolben (17) und der Zylinderkopf (12) eine Brennkammer (18) begrenzen, eine Spülstrecke (26), eine Auslaßstrecke (27), eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Kraftstoffeinspritzen in den Zylinder (16), und eine Steuervorrichtung (40), vorgesehen um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) zu steuern, so daß zumindest während eines Mittellastbereiches (B) des Motors (11) Kraftstoff in zumindest zwei Raten während einer Umdrehung der Kurbelwelle (20) eingespritzt wird, wobei die Steuervorrichtung (40) vorgesehen ist, den Niedriglastbereich (A), den Mittellastbereich (B) und den Hochlastbereich (C) des Motors (11) zu steuern, so daß während des Niedriglastbereiches (A) Kraftstoff einmal unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, wobei entsprechend der Belastungszunahme oder - abnahme innerhalb des Niedriglastbereiches (A) die Kraftstoffeinspritzmenge variiert wird durch Verändern des Endes der Kraftstoffeinspritzung; während des Mittellastbereiches (B) die erste Rate (BF) einer bestimmten Kraftstoffmenge vor der Zündung eingespritzt und die zweite Rate (AF) einer Kraftstoffmenge wird unmittelbar vor der Zündung eingespritzt, wobei entsprechend der Belastungszunahme oder -abnahme innerhalb des Mittellastbereiches (B) die Kraftstoffmenge der ersten Rate verändert wird, und während des Hochlastbereiches (C) Kraftstoff in einer Rate eingespritzt wird, dessen Menge sich mit der Belastungsänderung während des Hochlastbereiches (C) verändert.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) auf der Basis der erfaßten Motorbetriebszustände steuert.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebszustände ein Kurbelwinkel (R), eine Motordrehzahl (N) und eine Motorbelastung (L) sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Drossel (29) innerhalb einer Einlaßstrecke (25) angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach dem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) die Motorbelastung (L) auf der Basis eines Drosselöffnungsgrad (0) berechnet.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) einen Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt (40a), versehen mit Signalen entsprechend einer Motordrehzahl (N), einem Kurbelwinkel (R) und einem Drosselöffnungsgrad (0), einen Kraftstoff- Zeitpunktsteuerabschnitt (40b), versehen mit Signalen entsprechend einer Motordrehzahl (N) und einem Kurbelwinkel (R), und einen Belastungsberechnungsabschnitt (40c) aufweist, versehen mit Signalen entsprechend eines Drosselöffnungsgrades (0).

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt (40a) eine Zündeinheit (22a) zum Zünden einer Zündkerze (22) über eine Zündspule (22b) steuert, und daß der Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt (40b) die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) steuert.

8. Brennkraftmaschine nach dem Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt (40a) mit einem dreidimensionalen Plan, der im Voraus bestimmte Daten speichert, versehen ist und der Zündzeitpunkts- Steuerabschnitt (40b) mit einem zweidimensionalen Plan, der im Voraus bestimmte Daten speichert, versehen ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) angepaßt ist den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) zu steuern, derart, daß in allen Belastungsbereichen, d. h. m dem Niedriglastbereich (A), in dem Mittellastbereich (B) und in dem Hochlastbereich (C) des Motors (1) Kraftstoff zumindest in zwei Raten während einer Umdrehung der Kurbelwelle (20) eingespritzt wird.

10. Verfahren zum Vorsehen eines Brennkraftmaschines vom Zweitakt- Typ mit Kraftstoff, wobei der Motor (11) aufweist zumindest einen Zylinder (16), bedeckt mit einem Zylinderkopf (12) und einen hin- und hergehenden Kolben (17) gleitend aufnehmend, verbunden über eine Pleuelstange (21) mit einer Kurbelwelle (20), die in einer Kurbelkammer (19) angeordnet ist, während der Zylinder (16), der Kolben (17) und der Zylinderkopf (12) eine Brennkammer (18) begrenzen, eine Spülstrecke (26), eine Auslaßstrecke (27), eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Kraftstoffeinspritzen in den Zylinder (16), wobei zumindest während des Mittellastbereiches des Motors (11) Kraftstoff in zumindest zwei Raten während einer Umdrehung der Kurbelwelle (20) eingespritzt wird, wobei die Steuervorrichtung (40) den Niedriglastbereich (A), den Mittellastbereich (B) und den Hochlastbereich (C) des Motors (11) steuert, derart, daß während des Niedriglastbereiches (A) Kraftstoff einmal unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, wobei entsprechend der Belastungszunahme oder -abnahme innerhalb des Niedriglastbereiches (A) die Kraftstoffmenge durch Verändern des Endes der Kraftstoffeinspritzung verändert wird; während des Mittellastbereiches (B) die erste Rate (BF) einer bestimmten Kraftstoffmenge vor der Zündung eingespritzt wird und die zweite Rate (AF) einer Kraftstoffmenge unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird, wobei entsprechend der Belastungszunahme oder -abnahme innerhalb des Mittellastbereiches (B) die Kraftstoffmenge der ersten Rate verändert wird, und wobei während des Hochlastbereiches (C) Kraftstoff in einer Rate eingespritzt wird, deren Menge sich mit der Belastungsänderung während des Hochlastbereiches (C) verändert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Motorbetriebszustände erfaßt werden, deren jeweiligen Signale zu einer Steuervorrichtung (40) zugeführt werden, die den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) auf der Basis der zugeführten Signale steuert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) die zugeführten Signale mit im Voraus eingespeicherten Daten vergleicht, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (23) und eine Zündung des Motors (11) zu steuern.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40) die Belastungsbereiche steuert, den Niedriglastbereich (A), den Mittellastbereich (B) und den Hochlastbereich (C) des Motors (11), so daß während zumindest zwei von diesen Belastungsbereichen (A, B, C) zumindest zwei Raten von Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden.