SE459931B - Foerfarande och anordning foer tillfoersel av braensle till en tvaataktsfoerbraenningsmotor - Google Patents

Description

459 931 2 tändstiftet. Närmare bestämt är det önskvärt vid reglering av de skadliga komponenterna i motorns avgaser att reglera orienteringen av bränslet inuti gassatsen i förbränninge- rummet för att uppfylla ett flertal olika parametrar.

Det idealiska vore att bränslet fördelades i gassatsen på så sätt, att den resulterande bränsle- luftblandningen blir lätt antändbar vid tändstiftet, att allt bränsle har tillgång till tillräckligt med luft för att helt förbrännas och att flamman har en tillräcklig temperatur för att sträcka sig till allt bränsle innan den utsläcks.

Det finns andra faktorer som även måste beaktas, såsom förbränningstemperaturer som kan befrämja detonation, eller bildandet av oönskade föroreningar i avgaserna.

Det huvudsakliga ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande och en anordning för tillförsel av bränsle till en förbränningsmotor, som kommer att hjälpa till att uppnå den erfordrade nivån för bränsleekonomi och avgasutsläpp.

Med detta ändamål för ögonen har det àstadkommits ett förfarande för bränslematning till en tvåtakts, _ gništtänd motor med en cylinder, i vilken en antändbar sats iordningsställs, och ett topplock som tillsluter den ena änden av cylindern, en tändningsanordning som är monterad i topplocket för att antända den antändbara satsen, en kolv som är uppburen för att förflytta sig fram och tillbaka i cylindern, och en avgasport i cylin- derns vägg som i axiell riktning är âtskild från topplocket.

Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av steget att inspruta en doserad bränslekvantitet i cylindern från en enda insprutningsanordning som är anordnad i cylinderväggen vid en nivå mellan avgasportens resp topplockets nivå, varvid bränslet insprutas i form av åtminstone två individuella strömmar, vilka strömmar är så anordnade att en första del av bränslet riktas mot tändningsanordningen i topplocket och en andra del av bränslet riktas in i det parti av cylindern på den - motsatta sidan av ett diametralplan hos cylindern, som l5 459 951 3 skär läget för bränsleinsprutningen, med avseende på topplocket.

Det har även àstadkommits en gnisttänd tvâtaktsmotor med en cylinder för utövandet av förfarandet, i vilken en antändbar sats iordningställs, ett topplock som tillsluter den ena änden av cylindern, en tändningsanord- ning i topplocket för att antända den antändbara satsen, en kolv som är uppburen av att förflytta sig fram och tillbaka i cylindern, och en avgasport i cylinderns vägg som i axiell riktning är àtskild frán topplocket.

Det som kännetecknar motorn är att ett enda munstycke, genom vilket bränslet insprutas i cylindern, är anordnat i cylinderväggen mellan avgasportens resp topplockets nivå, vilket munstycke är anordnat att rikta bränslet i form av åtminstone två individuella strömmar, varvid en första bränsleström riktas mot tändningsanordningen i topplocket och en andra bränsleström riktas in i det parti av cylindern på den motsatta sidan av ett diametralplan hos cylindern, som skär läget för bränsle- insprutningen, med avseende pà topplocket.

Lämpligtvis uppdelas bränslet i ett flertal strömmar som sträcker sig in i cylindern, varvid en ström tillför bränsle mot topplocket för att intränga i håligheten, och varvid åtminstone en ström riktas nedåt och tvärs cylindern.

Insprutningen av bränslet kan åstadkommas genom cylinderns sidovägg via ett insprutningsmunstycke vid ett läge, som kommer att resultera i att munstycket övertäcks av kolven under en del av motorns cykel.

Munstycket kan ha en sådan form som kommer att tillföra bränslet till cylindern som en ridå av i huvudsak konisk form, som kan vara obruten eller uppdelad i ett flertal segment. Alternativt kan munstycket uppvisa ett flertal öppningar med en individuell bränsleström utströmmandc från varje öppning. I denna senare utform- ning har varje ström företrädesvis en konisk form.

Den koniska bränsleridàn i den kontinuerliga eller 459 931 4 brutna formen eller flertalet strömmar är alla före- trädesvis baserade på en bränslefördelning med konisk form med en innesluten vinkel av l20° t 30°.

En konventionell tvátaktsmotor uppvisar normalt två eller fler överströmningsportar, vilka är åtskilda i omkretsled i cylinderväggen, och genom vilka luft insläpps i cylindern. Bränsleinsprutningen kan åstadkommas vid ett läge direkt ovanför överströmningsporten, om det endast finns en, eller vid en cylinder med flera överströmningsportar direkt ovanför den huvudsakliga överströmningsporten, vilken vanligtvis är anordnad centralt med avseende på de andra överströmningsportarna i omkretsriktningen.

Företrädesvis riktas ett flertal bränsleströmmar tvärs över cylindern och divergerar med avseende på cylinderns axialplan, som innefattar den uppätriktade strömmen. I en cylinder med flera överströmningsportar är de divergerande strömmarna anordnade att mata bränsle in i den luft, som intränger i cylindern genom respektive sidoöverströmningsportar. De divergerande strömmarna kan även vara riktade nedåt med avseende på cylinderns diametralplan.vid insprutningsanordningens nivå.

Inriktningen av bränslet som intränger i håligheten i topplocket upprättar en relativt rik bränsle-luft- blandning i närheten av tändstiftet för att tillförsäkra lätt antändning av cylindersatsen. Bränslet, som riktas tvärs över cylindern, exponerar en del av bränslet för den friska luftsatsen som intränger i cylindern från överströmningsportarna och således för den maximala luftkvantiteten för att hjälpa till att ändamålsenligt blanda denna för fullständig förbränning av bränslet. Även nedåtriktningen av en del av bränslet exponerar detta för kolvens överyta med hög temperatur för att minska det inkommande bränslets släckningseffekt på luftsatsen.

Inriktningen av bränslet i de olika strömmarna kan uppnås genom att åstadkomma respektive öppningar I), 459 951 i ett munstycke, vilka var och en är orienterad i respek- tive riktning för att åstadkomma bränsleströmmar i de erfordrade strömningsriktningarna. Storleken av respektive öppning kan väljas på så sätt, att bränsle- kvantiteten i varje ström skiljer sig åt för att även bidraga till att uppnå den erfordrade bränslefördelningen inuti förbränningsrummet.

Bränslet kan insprutas som rent bränsle, men är företrädesvis inneslutet i en gas, såsom luft eller någon annan förbränningsunderhàllande gas. Inneslut- ningen av bränslet i en gas hjälper till att finfördela bränslet då det tillföres genom insprutningsmunstycket.

Bränsleströmmarnas inträngningsgrad i förbrännings- rummet kan regleras genom reglering av trycket hos bränslet, som matas till munstycket. En ökning av bränsle- matningstrycket kan användas för att öka bränslets inträngningssträcka från munstycket in i förbränningsrummet.

Tryckförändringen i bränslematningen kan ske som ett svar på en förändring av motorns hastighet. Lämpligtvis ökas bränslematningens tryck med ett givet värde då motorn uppnår en vald motorhastighet.

I ett utförande är bränslets fördelningsmönster fràn insprutningsmunstycket likartat för alla bränsle- matningshastigheter. I andra utföringsformer varieras bränslets fördelningsmönster i huvudsak i enlighet med olika motorhastigheter och belastningstillstánd.

Dä insprutningen àstadkommes genom cylinderväggen, såsom för närvarande föreslås, snarare än genom topp- locket, såsom är brukligt, skall det förstås att insprut- ningen måste vara fullbordad innan insprutningsmunstycket övertäcks då kolven stiger i cylindern under kompressions- slaget.

Det föredras därför, att insprutningsmunstycket är anordnat ovanför nivån för avgasportens övre kant, vilken kant bestämmer tidsregleringen av avgasportens stängning i motorns cykel. Det skall observeras att överströmningsportarna i en tvåtaktsmotor normalt är 459 931 6 anordnade att stänga ungefär samtidigt, och företrädes- vis ej senare, i motorns cykel som avgasporten stängs.

Det har även befunnits vara önskvärt att variera tidsregleringen för insprutningsperioden i förhållande till avgasportens stängning.

Såsom tidigare angivits har mànga tvätaktsmotorer två eller flera överströmningsportar som är åtskilda i omkretsled i cylinderväggen, och detta arrangemang hjälper till att erhålla en fördelning av den färska satsen i cylindern och till att spola bort avgaserna från alla områden i cylindern. Överströmningsportarrange- manget kan variera frân en enda port, i huvudsak diametralt motsatt avgasporten, till ett flertal portar, i huvudsak anordnade i en båge på l80° i cylinderväggen motsatt avgasporten. För att befrämja spolning är överströmnings- portarna utformade för att i den inströmmande luften åstadkomma en hastighetskomponent i riktning mot topp- locket.

Om insprutningsmunstycket således är anordnat i topplocket förflyttas den inströmmande luften och det insprutade bränslet i'i huvudsak motsatta riktningar.

Bränslets fördelning i cylindern hämmas således och speciellt hämmas bränsleflödet mot överströmningsportarna på grund av den inströmmande luftens motriktade flöde, varför en låg bränsledensitet kommer att finnas omedelbart intill överströmningsportarna. Naturligtvis är omrâdet i cylindern intill överströmningsportarna ett område som är rikt på oxidationsmedel och om således detta oxidatíonsmedel ej korrekt förses med bränsle används det ej till fullo.

Med beaktande av de ovan anförda synpunkterna är det föredragna läget av bränsleinsprutningen i cylinder- väggen ovanför överströmningsporten eller ~portarna, och mellan avgasportens nivå och topplockets nivå.

Detta resulterar i att en huvudsaklig del av det till- förda bränslet riktas in i luftens väg eller vägar, som intränger i cylindern genom överströmningsportarna.

U1 459 931 7 Med detta arrangemang av bränsle och luft som inträng- er från samma sida av cylindern överföres bränslet, vid hög motordriftshastighet, ändamålsenligt tvärs över rummet på den korta tillgängliga tiden, medan man även uppnår en fördelning av blandningen över förbränningsut- rymmet i cylindern. Detta arrangemang tenderar således att resultera i en homogen sats i förbränningsutrymmet, vilket är önskvärt för höga hastighets- och belastnings- prestanda.

Bränsleströmmen som riktas in i topplockets hålighet ger även fördelen med en något skiktad bränslesats i det område där förbränningen börjar, vilket ger en för- bättrad delbelastningsprestanda utan väsentligt ofördel- aktiga effekter på den höga hastighets/belastningsprestan- dan.

Försök har visat, att sprutmönstret från ínsprutnings- munstycket skall vara sådant att mellan ungefär 30 och 60 procent av den insprutade bränslemängden skall inriktas ovanför cylinderns diametralplan som passerar genom insprutníngsmunstyckets axel, och resten inriktas nedanför nedanför detta plan. Den faktiska bränslefördelningen kommer att variera för olika motorer och driftskrav. Återstoden väljs på basis av att vid låga bränslemat- ningshastigheter en stor del av bränslet skall inriktas uppåt och att vid höga bränslematningshastigheter en stor del skall riktas nedåt. Vid motorer som drivs i huvudsak i det höga belastningsområdet, såsom utombords- motorer, är fördelningen företrädesvis en tredjedel av bränslet uppåt mot topplocket och två tredjedelar nedåt. Mer generellt skall mellan 33 och 50 procent av bränslet tillföras ovanför diametralplanet. Bränslet kan utströmma från munstycket i form av tre strömmar, som i vinkel är lika åtskilda kring munstyckets axel, med endast en ström riktad ovanför munstycksaxeln. Varje ström kan utströmma i en i huvudsak konisk form, vilken kan ha en innesluten vinkel av ca 30°.

Det skall förstås att olika bränslefördelningar kan 459 951 8 erhållas med olika vinkelförhållanden mellan respektive strömmar och med olika konvinklar för strömmen. Emellertid är en ström normalt inriktad ovanför munstyckets axel och de två andra strömmarna är inriktade under axeln, med en vinkelátskillnad för att åstadkomma de erfordrade bränsleproportionerna.ovanför och under cylinderns diametral- lplan genom munstyckets axel. Vinkelåtskillnaden mellan de två nedåt riktade strålarna vid munstycket kan lämp- ligtvis variera mellan 90° och l50°.

En utföringsform av munstycket innefattar även en ytterligare ström, som utströmmar axiellt från munstycket och med en storlek av ca 5% av den totala bränslekvantitet, som utströmmar från detta.

Den ovan diskuterade fördelningen i tre bränsle- strömmar uppnås lämpligvis genom att anordna en ventil- reglerad öppning, för att reglera tidsregleringen av bränsletillförseln i motorns cykel och tillförselns varaktighet, samt en munstycksskiva nedströms öppningen.

Munstycksskivan uppvisar en serie öppningar för att uppdela bränslemängden i tre strömmar, vilka inriktas såsom beskrivits ovan. Alternativt är det möjligt att reglera bränsleflödet genom speciella utformningar av en tallriks- ventil,_och dessa båda konstruktioner kommer att beskrivas mer i detalj senare i denna beskrivning.

I dessa konstruktioner kan det uppträda varierande grader av väggvidhäftningseffekter, då bränslet inströmmar i cylinder. Väggvidhäftningseffekten är egenskapen hos en fluid, som strömmar över en yta, att tendera att följa ytans kontur snarare än att lämna denna vid relativt kraftiga förändringar i ytans riktning.

Fördelen med väggvidhäftningseffekten vid insprut- ningsmunstycket kan utnyttjas för att rikta en del av bränslet som strömmar genom munstycket att strömma längs den yta, som omger munstyckets öppning eller öppningar.

I en konstruktion, där insprutningsmunstycket är anordnat i en motors cylindervägg, kan man utnyttja väggvidhäft- ningseffckten för att bringa en del av det bränsle, 459 93"! 9 som tillförs genom munstycket, att strömma i en riktning längs eller i huvudsak parallellt med cylinderväggen, i huvudsak i en riktning som är vinkelrät mot munstyckets axel. Denna strömning har visat sig vara speciellt för- delaktig vid iordningställande av blandningen i motorn, dâ'denna arbetar vid höga hastighets/belastningstillstånd, eftersom det är önskvärt vid dylika tillstånd att tillföra bränslet till den inströmmande luftsatsen tätt intill överströmningsportarna.

För att närmare beskriva bränslestrålens fördelning kommer det att hänvisas till de bifogade ritningarna, vilka visar speciellt ändamålsenliga arrangemang av insprutningsmunstycket och resulterande sprutmönster.

Fig l är ett snitt genom en encylindrig tvátakts- motor med vevhuskompression för att ladda cylindern.

Fig 2 är ett tvärsnitt genom motorn i fig l längs planet 2-2.

Fig 3 är en schematisk presentation av ett bränsle- sprutmönster, betraktat i insprutningsmunstyckets axel- riktning.

Fig 4 är ett diagramllikartat det i fig 3 av bränsle- stràlen, betraktad i riktningen A som visas i fig 3.

Fig 5 och 6 är polärdiagram för bränslemängdflödet i cylindern, uppdelat i de riktningar som motsvarar fig 3 resp 4.

Fig 7 är en sidovy, delvis i snitt, av en bränsle- doserings- och insprutníngsenhet, som är lämplig för användning tillsammans med den motor som visas i fig l och 2, och visar schematiskt anslutande hjälputrustning.

Fig 8 är ett schematiskt snitt genom en motors förbränningsrumsomràde, likartat det i fig l och 2, och innefattar det munstycke, som visas i fig 9 och 10.

Fig 9 och 10 visar en ytterligare utformning av munstycket, som kan användas för att erhålla den önskade bränslefördelningen i förbränningsrummet. ' Pig ll är en vy, delvis i snitt, av en ventil av tallrikstyp och av ett samverkande säte, som är lämpliga 459 931 som ett insprutningsmunstycke för användning i den insprutningsenhet, som visas i fig 7.

Fig 12 är ett tvärsnitt genom ventilhuvudet i fig 11.

Det hänvisas nu till fig 1 och 2, där hela motorn har en i huvudsak konventionell konstruktion. Förbrännings- rummet 125 avgränsas av cylindern 110, topplocket 121 och kolven 112, vilken via vevstaken 113 är förbunden med vevaxeln 114 i vevhuset 111. Vevhuset innefattar luftinsugningsportar 115, vilka är försedda med konven- tionella klaffventiler 119, och tre överströmningskanaler 116 som förbinder vevhuset med respektive överströmnings- portar, en central överströmningsport 118 och två omgivande överströmningsportar 117 och 119.

Var och en av överströmningsportarna är utformad i cylinderns 110 vägg, normalt med sina respektive övre kanter anordnade i samma diametralplan för cylindern.

En avgasport 120 är utformad i cylinderns vägg, i huvud- sak mittemot den centrala överströmningsporten 118.

Avgasportens övre kant kan vara anordnad något ovanför diametralplanet för överströmningsportarnas övre kanter, såsom visas i fig 1.

Topplocket 121 uppvisar en central förbränningshålig- het 122, i vilken tändstiftet 123 inskjuter. Bränslein- sprutningsmunstycket 124 är anordnat i cylinderväggen direkt ovanför den centrala överströmningsporten 118.

Munstycket 124 är i detta exempel anordnat ovanför överströmningsportens övre kant på så sätt, att dess axel ligger mellan hälften och tre fjärdedelar av avstån- det från nämnda kant till cylinderns övre parti. Munstycket är i huvudsak placerat pà så sätt, att det ej helt över- täcks av kolven förrän kolven är i ett läge, som motsvarar en vevaxelvinkel mellan 60° och 70° före kolvens övre dödpunkt. Det skall förstås, att munstycket kommer att friläggas vid ett motsvarande läge dá kolven och vevaxeln passerat den övre dödpunkten. Det kommer även att finnas en period, under vilken munstycket progressivt övertäcks och blottas av kolven. Denna period kan typiskt vara l0 459 951 ll ekvivalent med ungefär 10° vevaxelvinkel.

Man har funnit, att tidsregleringen av bränslein- sprutningen i förhållande till avgasportens 120 stängning är en relevant faktor för att erhålla den erfordrade blandningsgraden för bränslet och den inströmmande luften och för att undvika onödig bränsleförlust via avgasporten. Ändamålsenlig blandning av bränslet med luften och be- gränsning av bränsleförlusten genom avgasporten förbättrar bränsleekonomín och minskar kolväteutsläppen.

Av denna anledning är det önskvärt att reglera tids- regleringen av insprutningen på så sätt, att mitten av insprutningsperioden är ett i huvudsak jämnt tidsínter~ vall innan avgasporten stängs. Det antas att varaktigheten av detta tidsintervall är relaterad till den inströmmande luftsatsens hastighet och cylínderns diameter, varvid den sistnämnda är relaterad till avståndet från över- strömningsporten till avgasporten. Försök med en två- cylindrig utombordsmotor med cylinderlopp på 80 mm har visat, att tidsintervallet från mitten av insprutningen till avgasportens stängning skall vara ungefär 3 ms över det normala driftshastighetsomràdet av 2000 till 5000 rpm. Vid den nedre gränsen av hastighetsomrâdet är det önskvärt att tiden minskas, exempelvis till cirka 2 ms vid 1000 rpm.

Typiska insprutningstidsregleringar för den motor, som används i de ovan anförda försöken och uppvisar en avgasportstängning vid 262,5° efter den övre dödpunkten, är följande: (Alla tidsregleringar är angivna i grader efter den övre dödpunkten).

Motorhastighet Insprutning rpm §§a§t §lgt Mittpunkt 1,200 245 274 259,5 2,000 214 258 236 3,000 232 298 265 4,000 l92 266 229 ,000 ll4 224 169 ,500 95 207 151 459 931 12 Det hänvisas nu till fig 3 och 4 på vilka visas en typisk fördelning av bränslestràlarna kring munstyckets axel resp med avseende på cylinderväggen. Munstycket 124 är anordnat att ge tre huvudströmmar av bränsle, vars centrumlinjer betecknas med 30, 31 och 32. Strömmen 31 är riktad uppåt för att tillföra bränsle in i topplockets hålighet 122, och följaktligen bestäms denna ströms riktning i princip av de relativa lägena för hàligheten 122 och tändstiftet 123 i förhållande till insprutnings- munstycket 124. Hålighetens 122 centrala plan sammanfaller med axialplanet för cylindern, vilket gär genom avgas- portens 120 centrum och den centrala överströmningsporten 118. Munstyckets 124 axel är även anordnad i nämnda plan. De två nedåtriktade strömmarna 30 och 32 är sym- metriska med avseende pà det ovan anförda axialplanet och centrumlinjen eller axeln för varje strále är före- trädesvis anordnad inuti en kon med en innesluten vinkel av mellan 90° och l50° och sträcker sig fràn munstyckets spets. Konen behöver ej vara koaxiell med munstyckets axel och kan luta mot denna i nämnda axialplan. Vinklarna och Y, som visas i fig 4, kan var och en variera frán l5° till 60°, varvid valet av dessa vinklar är beroende av den speciella motor, som matas med bränsle. De ovan anförda vinklarna är projicerade pà ritningarnas plan.

Fíg 5 och 6 är polärdiagram för bränslemängdfördel- ningen i cylindern med de tre bränsleströmmarna anordnade såsom visas i fig 3 och 4. Polärdiagrammen presenterar bränslefördelningen uppdelad i de två plan, som är presen- terade i fig 3 och 4. Vektorns längd från munstyckets centrum till kurvan i varje riktning representerar bränsle- densiteten i cylindern i denna riktning.

Insprutningsmunstycket 124, som visas i fig l, är en intergrerad del av ett bränsledoseringsJ och insprut- ningssystem, företrädesvis av det slag vid vilket bränsle inneslutet i luft tillförs till motorns förbränningsrum genom lufttillförseltrycket. En speciell utformning av bränsledoserings- och insprutningsenhcten visas i fig 7 459 931 13 på ritningarna.

Bränsledoserings- och insprutningsenheten innefattar en lämplig, tillgänglig doseringsanordning 130, såsom en insprutningsanordning med en strypkropp av en självdrivande slag, som är ansluten till ett insprutningshus l3l med ett kvarhållande rum 132 i detta. Bränslet sugs från bränsletanken 135 och avges av bränslepumpen 136 via tryck- regulatorn 137 genom bränsleinloppsporten 133 till dose- ringsanordningen 130. Doseringsanordningen, som arbetar pà ett känt sätt, doserar en brânslekvantitet till det kvarhàllande rummet 132 i enlighet med motorns bränsle- behov. Överflödigt bränsle, som matas till doseringsan- ordningen, returneras till bränsletanken 135 via bränsle- returporten 134. Bränsledoseringsanordningens 130 speciella konstruktion är ej kritisk för föreliggande uppfinning och varje lämplig anordning kan användas.

Vid drift trycksättes det kvarhàllande rummet 132 med luft, som matas fràn luftkällan 138 via tryckregulatorn 139 genom luftinloppsporten 145 in i huset 131. Insprut- ningsventilen 143 manövreras för att tillåta den tryck- satta luften att avge den doserade bränslekvantiteten via insprutningsmunstycket 142 i motorns förbränningsrum.

Insprutningsventilen 143 är av den tallrikskonstruktion, som öppnar inåt mot förbränningsrummet, dvs ut från det kvarhållande rummet.

Insprutningsventilen 143 är, via en ventilspindel 144 som sträcker sig genom det kvarhâllande rummet 132, an- sluten till solenoidens 147 ankare 141, som är anordnad inuti insprutningshuset 131. Ventílen 143 är förspänd mot det stängda läget av tallriksfjädern 140 och öppnas genom tillslagning av solenoiden 147. Tillslagningen av solenoiden 147 styrs i tidsförhàllande till motorns cykel för att åstadkomma tillförsel av bränslet frán det kvarhållande rummet 132 till motorns förbränningsrum.

Ytterligare detaljer vid driften av det bränslein- sprutande systemet, som innefattar ett kvarhàllande rum, anges i den australiska patentansökningen nr 32123/84 459 931 14 och motsvarande amerikanska patentansökning 740 067, till vilka det härmed hänvisas.

Aktiveringen av solenoiden 147 sker i tidsreglerat förhållande till motorns cykel med hjälp av en lämplig elektronisk processor 150. Processorn mottar en ingångs- signal från hastighetssensorn l5l, vilken signal är indikativ för motorns hastighet och även identifierar en referenspunkt i motorns cykel. med avseende pá vilken arbete kan tidsregleras i förhållande till motorns cykel.

Processorn 150 mottar också en signal från belastnings- sensorn l52, vilken signal är indikativ för luftström- ningshastigheten till motorns luftinsugningssystem.

Processorn är programmerad för att från luftströmningshas- tighetens signal bestämma motorns belastningsbehov.

Processorn 150 är vidare programmerad för att från motorns hastighet och belastningstillstând bestämma den erfordrade tidsregleringen av bränsleinsprutningen in i förbränningsrummet .

Lämpligtvis innefattar processorn en flerpunkts- karta, som anger den erfordrade insprutningstidsreg- leringen för ett område av motorbelastningar och -hastig- heter, varvid dessa har bestämts med utgångspunkt från försök som utförts för att erhålla erfordrade motoreffekts- och avgasutsläppsnivåer. Processorn är på motsvarande sätt programmerad för att från en flerpunktskarta bestämma den erfordrade tidsregleringen för tändningen hos motorn i förhållande till motorns belastning och hastighet, såsom tidigare diskuterats.

Processorn ger lämpliga signaler till insprutnings- anordningens manöverorgan 153 och tändningens manöverorgan 154 i enlighet med de bestämda värdena, för att aktivera solenoiden 147 vid den erfordrade tidpunkten för bränsle- insprutningen och för att den erfordrade tidpunkten och hastighetssensorernas är lämplig för användning industrin, och så är även aktivera tändstiftet 123 vid för tändningen. Belastnings- allmänna konstruktion, som enligt ovan, är väl känd inom processorerna för utförande l0 459 951 av de av processorn 150 erfordrade funktionerna.

Fig 9 är ett snitt genom och fig 10 är en ändvy framifrån av en utformning av en munstycksskiva för användning i motorns cylindervägg för att erhålla den önskade bränslefördelningen i cylindern. Detta munstycke används tillsammans med den konventionella tallriks- ventilen, som visats i fig 7, som tidsreglerar och reglerar en bränslematning till munstycket. Munstycksskivan är infattad i insprutningshusets l3l ände för att tillsluta ventilen 143. Bränsle matas till den centrala borrningen 50 från ventilen 43 och utströmmar från munstycket genom de tre öppningarna 51, 52 och 53 med samma diametrar. Öppningarna är vinkelmässigt lika åtskilda kring borr- ningens 50 axel, fastän öppningens 52 axel lutar 50° mot borrningens axel, medan öppningarnas 51 och 53 axlar lutar 45° mot denna. En modifierad utformning av munstycket kan innefatta en axiell öppning 54, sásom visas med streck-prickad linje. Denna axiella öppning har avsevärt mindre diameter än öppningarna 51, 52 och 53, varför ungefär S” av den totala bränslemängden utströmmar från denna.

Munstycket, som visas i fig 9 och l0 och ovan be- skrivits som den modifierade utformningen med öppningen 54, kan användas för att åstadkomma en bränslefördelning i en motors förbränningsrum såsom visas i fig 8. Mun- styckets 124 läge är valt på så sätt, att med det speciella mönstret av bränsleströmmar som alstras av arrangemanget av öppningar i munstycket, strömmarna ej kommer att kraftigt träffa förbränningsrummets olika ytor och ge upphov till onödig vätning av dessa ytor med bränsle.

En annan faktor, som påverkar munstyckets 124 läge, är att tillräcklig tid måste åstadkommas för att fullborda bränsleinsprutningen innan kolven förflyttas för att avstänga den nedre bränsleströmmen, som härrör från munstycket. Företrädesvis skall munstycket vara placerat på så sätt, att kolven ej kommer att störa bränsleströmmar- na före de sista 90° vinkelrörelse hos vevaxeln vid 459 931 l0 16 kolvens kompressionsslag.

Sàsom framgår av fig 8 är bränsleströmmen 60 från munstycket 124 riktat uppåt tvärs över cylindern för att tillföra bränsle mot hâligheten 122. Strömmen 60 är anordnad att ej träffa tändstiftet 123, eftersom detta skulle tendera att ge upphov till onödiga avlag- ringar på detta. Strömmen 60 skall emellertid alstra ett bränslerikt moln inuti hàligheten 122, som skall vara lätt antändbart av tändstiftet.

Bränsleströmmen 61 är riktad tvärs över cylindern mot avgasportens sida hos cylindern- De båda bränsle- strömmarna 62 divergerar på vardera sidan om strömmen 61 för att förse respektive sidoomràde hos cylindern med bränsle. Dessa strömmar 62 är även riktade nedåt under strömmens 61 diametralplan mot kolvens 112 topp 108.

Strömmarna 62 ger bränsle till den luft, som intränger genom sidoöverströmningsportarna hos en motor med flera överströmningsportar, och ger bränsle till det oxidations- medelsrika överströmningsomràdet då kolven förflyttas uppåt och för på så sätt satsen mot topplocket genom de turbulenseffekter, som alstras av kolvens rörelse.

Fig ll och 12 är vyer som visar lämpliga, alternativa konstruktioner av tallriksventilen 143 och det samverkan- de sätet hos munstycket 142, för innefattande i insprut- ningshuset 131 såsom tidigare beskrivits. Detta alternativ ger ett sprutmönster med två strömmar i stället för med tre eller fyra strömmar, såsom beskrivits ovan.

Porten 49 uppvisar en utåt lutande mynning 35 med en sätesyta 29, som samverkar med tätningsytan 32 för ventilen 33. Omedelbart innanför mynningen 35 finns den cylindriska halsen 36, vilken vid 37 sammanfaller med den axiella bränslematningskanalen 38. Tallriks- ventilen 33 uppvisar ett konventionellt, lutande huvud 39 för samverkan med den lutande mynningen 35, och en cylind- risk spindel 40. Mellan huvudet 39 och spindeln 40 finns ett cylindriskt nav 41 med ett lutande parti 42, som sammanfaller med spinden 40. 459 951 17 Navet 41 och det lutande partiet 42 är urfrästa, såsom indikerats vid 43 och 44, för att ge områden med ökad flödesväg mellan navet 41 och halsen 36. De urfrästa områdena 43 och 44 är åtskilda genom en i omkretsled smal, axiell yta 45 och en i omkretsled bred, axiell yta 46 hos navet.

Då munstycket är monterat i motorns cylindervägg är det placerat på så sätt, att den i omkretsled breda, axiella ytan 46 är överst mot topplocket l2l och den smala, axiella yta 45 är nederst. Som ett resultat av denna ytterligare begränsning av bränsleflödet i de områden hos munstycket, där ytorna 45 och 46 är placerade, kommer munstycket att åstadkomma ett större bränsleflöde in i cylindern i riktning nedåt genom urfräsningarna 43 och 44 än i riktning uppåt. Eftersom urfräsningarna är orienterade utåt kommer flödet genom dessa att även riktas i sidled till cylinderns båda sidor.

Andra utformningar av ventilen och sätet kan an- vändas för att uppnâ den erfordrade fördelningen av bränslet, som inströmmar i motorns cylinder. Allmänt erfordras denna utformning av ventilen och sätet för att bilda respektive strömmar av bränsledroppar, som riktas uppåt och nedåt med avseende på cylinderns dia- metralplan vid munstycket, med den rätta proportionen av den totala bränslemängden i respektive strömmar.

Ett bränsledoserings- och insprutningsförfarande och en anordning som är lämplig för att tillämpa före- liggande uppfinning, anges i var och en av de australiska patentansökningarna PH2876 och PH3343, till vilka det härmed hänvisas. Beskrivningarna i dessa speciella patent- ansökningar anger munstycken, vilka innefattar en ventil och ett komplementärt säte, medelst vilka bränsle tillförs till kanalen, som är utformad mellan dessa, då ventilen är i sitt öppna läge, genom ett antal i omkretsled åtskilda öppningar i sätet. Munstycken i enlighet med dessa konstruk- tioner kan användas för att tillämpa föreliggande upp- finning. 459 931 18 I denna beskrivning har det speciellt hänvisats till riktningen och formen för den bränsledroppsstråle, som insprutas i motorn från insprutningsmunstycket. Det skall förstås, att dessa särdrag påverkas av de tillstànd som råder i motorns förbränningsrum, i vilket bränslet insprutas, inklusive riktningarna för och hastigherna hos gassatsens rörelse i förbränningsrummet. Dessa till- stånd och andra dynamiska inverkningar hindrar korrekt avgränsning av bränslestrâlens form och riktning vid faktiska driftstillstánd. Således är särdragen avseende riktning och form för bränsledroppsstrålen, som angivits ovan, beskrivna som uppnådda vid stillastående luft vid atmosfärstryck och i riktningar, såsom visas på ritningarna.

Det har i föreliggande beskrivning hänvisats till att variera bränslestrålens inträngningsgrad i förbrän- ningsrummet med motorns belastning, och detta kan åstad- kommas genom att variera trycket.hos den fluid, som åstadkommer insprutningen. I den australiska patentansök- ningen PHl560 beskrivas även ett förfarande och en anordning för att variera trycket hos en gas, i vilken bränslet är inneslutet, varvid bränslet insprutas i en motors förbränningsrum genom gasens tryck. Detta förfarande och denna anordning är lämpliga för användning i samband med förfarandet och anordningen hos föreliggande uppfinning, och det hänvisas härmed till denna australiska patentan- sökning nr PHl560.

Föreliggande uppfinning är tillämpbar vid tvàtakts förbränningsmotorer för alla användningar och är speciellt användbar för att förbättra bränsleekonomin och för reglering av avgasutsläppen i motorer för eller i fordon, innefattande bilar, motorcyklar och båtar, innefattande utombordsmotorer. s

Claims (13)

10 15 20 25 30 4 5 9 9 1 1 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för matning av bränsle till en gnist- tänd tvátaktsmotor med en cylinder (110), i vilken en antändbar sats iordningställs, och med ett topplock (121) som tillsluter den ena änden av cylindern, en tändningsanordning (123) som är monterad i topplocket (121) för att antända den antändbara satsen, en kolv (112) som är uppburen för att förflytta sig fram och tillbaka i cylindern (110), och en avgasport (120) i cylínderns vägg som i axiell riktning är átskild fràn topplocket (121), att inspruta en doserad bränslekvantitet i cylindern k ä n n e t e c k n a t av steget (110) från en enda insprutningsanordning som är anordnad i cylinderväggen vid en nivå mellan avgasportens (120) resp topplockets (121) nivå, varvid bränslet insprutas i form av åtminstone två individuella strömmar (30, 31, 32), vilka strömmar är så anordnade att en första del av bränslet riktas mot tändningsanordningen (123) i topp- locket (121) och en andra del av bränslet riktas in i det parti av cylindern på den motsatta sidan av ett diametralplan hos cylindern, som skär läget för bränsle- insprutningen, med avseende på topplocket.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t av att bränslet insprutas i form av tre eller flera strömmar (30, 31, 32), varvid åtminstone den ena (31) är riktad i nämnda riktning mot tändninge- anordningen (123) i topplocket (121).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a t av att strömmarna divergerar från läget för insprutningen och är anordnade att vara place- rade i huvudsak inuti en kon, som divergerar från läget för insprutningen och som uppvisar en'innes1uten vinkel av mellan 90° och l50°.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t av att bränslet insprutas i form av 459 10 15 20 25 30 931 ~ 20 tre strömmar, varvid den ena är riktad mot det parti hos cylindern som ligger mellan topplocket och nämnda diametralplan för att bilda den första delen av bränslet.

5. förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e ~ t e c k n a t av att bränslet insprutas i form av åtminstone tre strömmar, varvid två av dessa strömmar är riktade in i nämnda parti av cylindern pà motsatt sida av diametralplanet, varvid var och en av de båda strömmarna divergerar på motsatta sidor av ett axialplan för cylindern som löper genom läget för insprutningen.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e - t e c k n a t av att bränsleströmmarna bildar ett sprutmönster, som i huvusak är anordnat inuti en kon, vilken divergerar från läget för insprutningen med en innesluten vinkel av mellan 90° och l50°.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 6, k ä n n e t e c k n a t av att mellan 30 och 70 procent av det insprutade bränslet per förbränningscykel bildar den första delen av bränslet. '

8. Förfarande enligt något av patentkraven l till 7, k ä n n e t e c k n a t av att en luftinsugningsport (ll8) är anordnad i den sida av cylindern som är motsatt avgasporten (120), och att det läge vid vilket bränslet insprutasi_cylindern ligger i denna sida av cylindern.

9. Förfarande enligt något av patentkraven l till 8, k ä n n e t e c k n a t av att en hålighet (122) är anordnad i topplocket (121) och står i förbindelse med cylindern samt innefattar en tändningsanordning (123).

10. l0. Gnisttänd tvátaktsmotor med en cylinder (ll0) i vilken en antändbar sats iordningställs, ett topplock (l2l) som tillsluter den ena änden av cylindern, en tändningsanordning (123) i topplocket (121) för att antända den antändbara satsen, en kolv (112) som är uppburen för att förflytta sig fram och tillbaka i cylindern (110), och en avgasport (l20) i cylinderns vägg som i axiell riktning är âtskild från topplocket (l2l), stycke (124),-genom vilket bränslet insprutas i cylindern k ä n n e t e c k n a d av att ett enda mun- 10 15 20 25 459 931 21 (110), är anordnat i cylinderväggen mellan avgasportens (120) resp topplockets (121) nivà, vilket munstycke (124) är anordnat att rikta bränslet i form av åtminstone två individuella strömmar (30, 31,-32), varvid en första bränsleström (31) riktas mot tändningsanordningen (123) i topplocket (121) och en andra bränsleström (30, 32) riktas in i det parti av cylindern (110) pà den motsatta sidan av ett diametralplan hos cylindern, som skär läget för bränsleinsprutningen, med avseende på topp- locket.

11. ll. Motor enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k - n a d av att munstycket är anordnat att inspruta bränslet i form av tre eller flera strömmar (30, 31, 32), varvid åtminstone den ena är riktad i nämnda riktning mot tändningsanordningen (123) i topplocket (121).

12. Motor enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k - n a d av att munstycket är anordnat pà så sätt, att bränsleströmmarna (30, 31, 32) utströmmar som divergerade strömmar i en form för att anordnas i huvudsak inuti en kon, som divergerar från munstycket och som uppvisar en innesluten vinkel av mellan 90° och l50°.

13. Motor enligt patentkravet 10, ll eller 12, k ä n n e t e c k n a d av att munstycket (124) är anordnat på så sätt, att bränslet utströmmar från detta för att tillföra mellan 30 och 70 procent av det inspru- tade bränslet per förbränningscykel i det parti av cylindern, som ligger mellan topplocket och ett diametral- plan hos cylindern, som löper genom insprutningsmun- stycket.