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DE69615466T2 - Brennkraftmaschine und Brennstoffversorgungsverfahren der Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine und Brennstoffversorgungsverfahren der Brennkraftmaschine

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Publication number
DE69615466T2
DE69615466T2 DE69615466T DE69615466T DE69615466T2 DE 69615466 T2 DE69615466 T2 DE 69615466T2 DE 69615466 T DE69615466 T DE 69615466T DE 69615466 T DE69615466 T DE 69615466T DE 69615466 T2 DE69615466 T2 DE 69615466T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
injection
cylinder
injector
piston
Prior art date
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DE69615466T
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Inventor
Takahiro Suzuki
Takeo Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Application granted granted Critical
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Publication of DE69615466T2 publication Critical patent/DE69615466T2/de
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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine vom Zweitakt- Typ mit zumindest einem Zylinder, abgedeckt mit einem Zylinderkopf und die einen gleitbar hin- und hergehenden Kolben aufnimmt, verbunden über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle, die in einer Kurbelkammer angeordnet ist, wobei der Zylinder, der Kolben und der Zylinderkopf eine Brennkammer begrenzen, außerdem mit einem Spülkanal, einem Auslaßkanal und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, einer Steuervorrichtung, vorgesehen um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu steuern, derart, daß wenigstens während eines Niedriglastbereiches des Motors die Einspritzung des Kraftstoffes zumindest während einer Umdrehung der Kurbelwelle unterbrochen wird, wobei der Kolben zumindest eine Ringnut zum Aufnehmen von zumindest einem Kolbenring aufweist.
  • Solch eine Brennkraftmaschine ist aus US-A-5 038 739 bekannt. Dieses Dokument zeigt eine Steuervorrichtung, vorgesehen um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu steuern, so daß zumindest während eines Niedriglastbereiches des Motors die Einspritzung des Kraftstoffes zumindest während einer Umdrehung der Kurbelwelle unterbrochen wird.
  • Außerdem zeigt Dokument WO 87/00575 A eine Brennkraftmaschine vom Zweitakt- Typ, in der der Kraftstoffeinspritzer sowie der Spül- und der Auslaßkanalöffnungen in der Seitenwand des Zylinders angeordnet sind. Die Kraftstoffeinspritzung endet bei 298ºCA nach Totpunkt (somit "A" 0,27L).
  • Jedoch wird der Gasaustausch durch den Spülen bei niedrigen Drehzahlen nicht perfekt ausgeführt, und verbleibendes Abgas mischt sich mit der Frischluft. Im Ergebnis ist die Mischungskonzentration in der Brennkammer, sogar dann, wenn ein bestimmter Betrag von Kraftstoff durch Einspritzung in die Brennkammer zugeführt und gezündet wird, außerhalb des brennbaren Bereiches und Fehlzündungen, oder sogenannte unregelmäßige Verbrennung, tritt auf. Die Fehlzündung veranlaßt Kraftstoff unverbrannt während des Auslaßhubes auszuströmen und die Kraftstoffökonomie wird schlecht.
  • Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Gasaustausch nicht leicht ist, kann das Verhältnis des Restauslaßgases in der Frischluft nicht durch Gasaustausch einer einzelnen Fehlzündung erniedrigt werden und die Fehlzündung kann fortwährend auftreten. In jenem Fall wird Kraftstoff kontinuierlich während fortwährender Fehlzündung zugeführt und die Kraftstoffökonomie wird schlechter.
  • Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Gasaustausch nicht leicht ist, verändert sich die Verminderungsrate in dem Betrag des Restauslaßgases, gemischt in der Frischluft, für jeden Gasaustausch zur Zeit der Fehlzündung verändern, die Anzahl der Takte bis zur nächsten Zündung und Verbrennung verändert sich unregelmäßig und die Umdrehung verändert sich unregelmäßig. Im Ergebnis treten Probleme auf, wie z. B. ungünstige Wirkung auf die Belastung und starke Vibration auf Lagerteile des Antriebssystems von dem Motor zu der Belastung.
  • Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Brennkraftmaschine vom Zweitakt- Typ mit Kraftstoff, wie oben angegeben, zu schaffen, die die Verminderung der Wahrscheinlichkeit von unregelmäßiger Verbrennung, einen glatten Betrieb und die Verbesserung der Kraftstoffökonomie bei niedrigen Drehzahlen fördert.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe für eine Brennkraftmaschine vom Zweitakt- Typ, wie oben angegeben, dadurch gelöst, daß der Kraftstoffeinspritzer innerhalb einer Zylinderseitenwand mit einem ersten Abstand A zu einem oberen Ende eines Zylinderkörpers angeordnet ist und daß die folgende Ungleichung erfüllt ist: RS < A < 0,3 L, wobei RS ein zweiter Abstand zwischen dem oberen Ende des Zylinderkörpers und dem unteren Ende der Ringnut des Kolbens ist, wenn er in seiner oberen Totpunktposition ist, und L ein dritter Abstand zwischen dem oberen Ende des Zylinderkörpers und dem oberen Umfang des Kolbens ist, wenn er in seiner unteren Totpunktposition ist.
  • Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Brennkraftmaschine eine Motor- Steuervorrichtung zum Steuern des Einspritzers auf der Grundlage der erfaßten Motorbetriebsbedingungen auf, die eines oder eine Kombination sein kann von einem Kurbelwinkel, einem Kurbelgehäuse- Innendruck, einem Zylinder- Innendruck, Klopfen des Motors, Einlaßlufttemperatur, der Drosselöffnung, einem Einlaßdruck, einer Zylindertemperatur, einem atmosphärischen Druck, einer Kühltemperatur und einer Motordrehzahl.
  • Im Falle daß die Brennkraftmaschine, einander gegenüberliegend, zumindest eine Auslaßöffnung und zumindest einem Spülöffnung aufweist, ist es vorteilhaft, wenn ein vierter Abstand ES zwischen dem oberen Ende des Zylinderkörpers und der Auslaßöffnung die folgende Ungleichung erfüllt: 0.35 ES < A 0.65 ES.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuervorrichtung vorgesehen, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung derart zu steuern, daß die Kraftstoffeinspritzung nach einem Muster unterbrechbar ist.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel, das nicht der Erfindung entspricht, wird bei niedrigen Drehzahlen nach einer Einspritzung zumindest eine Einspritzung des nächsten Taktes unterbrochen, wobei von diesem Takt angenommen wird, daß er von der Freigabe und Verschließen bis zur nächsten Öffnung der Auslaßöffnung dauert, so daß die Kraftstoffeinspritzung unregelmäßig gemacht wird, Fehlzündung wird verursacht, während die Kraftstoffzuführung gestoppt ist und Beiblasung während der Fehlzündung wird verhindert. Deshalb wird die Rest- Abgasmenge vermindert.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht der Erfindung entspricht, wird nach der Einspritzung, da die Einspritzungen für eine bestimmte Anzahl von Zyklen gestoppt sind, so daß die Kraftstoff- Einspritzung für eine bestimmte Anzahl von Zyklen vermindert oder gestoppt ist, die Restabgasmenge sicher vermindert. Demzufolge ist es sicher, daß die Verbrennung stattfindet, sobald der Kraftstoff einmal eingespritzt und gezündet ist.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht der Erfindung entspricht, wird ein Einspritzmuster kontinuierlich ausgeführt, wobei dieses Einspritzmuster nur die bestimmte Anzahl von Takten aufweist, für die Einspritzungen ausgeführt werden. Da das Einspritzmuster regelmäßig fortgesetzt wird, wird die Umdrehung der Brennkraftmaschine regelmäßig gemacht.
  • Nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht der Erfindung entspricht, da die Einspritzung für jeden Takt in einem Hochdrehzahlbereich, wo die Motorumdrehung nicht geringer als ein bestimmter Wert und / oder eine Hochlastbereich ist, stabilisiert ausgeführt wird, ist eine große Ausgangsleistung möglich.
  • Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug zu mehreren Ausführungsbeispielen derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
  • Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmaschine in einem Außenbordmotor zeigt,
  • Fig. 2 ein Flußdiagramm für Kraftstoff und Luft für die Zylinderseitenwand- Einspritzung ist,
  • Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt eines oberen Abschnittes eines Zylinders einer Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmaschine zeigt,
  • Fig. 4 einen Querschnitt eines Auslaßsystems zeigt,
  • Fig. 5 eine Draufsicht einer Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmaschine ist,
  • Fig. 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmaschine in einem Motorrad zeigt,
  • Fig. 7 einen vertikalen Querschnitt eines Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung zeigt,
  • Fig. 8 ein Flußdiagramm für Kraftstoff und Luft für die Zylinderseitenwand ist,
  • Fig. 9 einen Querschnitt eines Einspritzers zeigt,
  • Fig. 10 einen Querschnitt des Spitzenabschnittes des Einspritzers zeigt,
  • Fig. 11 ein Zeitablaufdiagramm der Kraftstoffeinspritzung ist,
  • Fig. 12 einen schematischer Querschnitt der Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzer zeigt,
  • Fig. 13 einen schematischen Querschnitt der Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzer zeigt,
  • Fig. 14 Position und Größe der Einspritzbohrungen des Einspritzers zeigt,
  • Fig. 15 den Einspritzzeitpunkt einer Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung in einem Bereich geringer Belastung und niedriger Drehzahl zeigt.
  • Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, als ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung für Zweitakt- Brennkraftmaschinen mit Zündkerzenzündung, wird in Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung als ein Außenbordmotor. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung als ein Außenbordmotor. Fig. 2 ist ein Flußdiagramm für Kraftstoff und Luft für die Zylinderseitenwand- Einspritzung. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines oberen Abschnittes der Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung. Fig. 5 ist eine Draufsicht einer Zweitakt- Brennkraftmaschine mit Zündkerzenzündung.
  • Fig. 1 zeigt ein Schiff (1) als ein Fahrzeug, mit dem Pfeil (Fr), der die Richtung der Vorwärtsbewegung zeigt. Die hierin später verwendeten Worte rechts und links bedeuten die Richtungen, wenn in die Richtung der oben beschriebenen Vorwärtsbewegung gesehen wird. Das Schiff (1) hat einem Rumpf (2) mit einem lösbaren Außenbordmotor (3) an seinem Heck montiert. Der Außenbordmotor (3) weist eine an dem Heck montierte Klammer (4) auf, und ein Außenbordmotor ist selbst (6) schwenkbar mit einer Schwenkwelle (5) (senkrecht in der Richtung zu der Fr- Richtung angeordnet) relativ zu der Klammer (4). Der Außenbordmotor (6) ist mit einer Leistungsübertragungseinrichtung (8) versehen, die ihrerseits ein Getriebegehäuse (9) aufweist, das die äußere Schale der Kraftübertragungseinrichtung (8) bildet sowie eine in dem Getriebegehäuse (9) untergebrachte Getriebevorrichtung. Das Getriebegehäuse (9) wird zum Schwenken um eine vertikale Schwenkwelle (nicht gezeigt) gedreht, die im wesentlichen vertikal an einer Schwenkklammer (6a) vorgesehen, die den Außenbordmotor (6) bildete, geschwenkt mit der Schwenkwelle (5) relativ zu der Klammer (4). Der Außenbordmotor (6) ist auch mit einem Zweitakt- Motor (10) eines Kraftstoffeinspritz- Typs versehen. Der Motor (10) ist lösbar auf dem oberen Ende des Getriebegehäuses (9) montiert, während seine Unterseite mit einer Abdeckung (11a) und seine obere Seite mit einer Abdeckung (11b) abgedeckt sind, die, wie erforderlich geöffnet und geschlossen werden können. Das Getriebegehäuse (9) erstreckt sich nach unten in das Wasser. An dem unteren Ende des Getriebegehäuse (9) ist eine Welle (nicht gezeigt) gelagert, die sich horizontal erstreckt und ein Propeller (14) ist auf der Welle montiert. Der Propeller (14) ist durch die Getriebevorrichtung der Leistungsübertragungseinrichtung (8) zur gegeneinander verriegelten Bewegung mit dem Motor (10) verbunden. Ein Auslaßkanal (13) sendet Auslaßgas zu dem Propeller (14).
  • Ein Motor (10) weist einen Einzelzylinder (16), eine Kurbelgehäuse (19) und einen Zylinderkörper (22) auf. Eine Kurbelwelle (20) ist mit ihrer im allgemeinen vertikalen Achse in der Grenzebene zwischen dem Kurbelgehäuse (19) und dem Zylinderkörper (22) zum freien Drehen um die Achse aufgenommen und gelagert. An der Rückseite des Kurbelgehäuses (19) ist der Zylinderkörper (22) des Einzelzylinders (16) befestigt, um einen integralen Körper zu bilden. An dem vorspringenden Ende des Zylinderkörpers (22) ist ein lösbarer Zylinderkopf (23) befestigt. Der Zylinderkörper (22) bildet einen Zylinderblock (24).
  • Der Zylinderkörper (22) hat eine Zylinderbohrung (25), in die ein Kolben (26) zum freien Gleiten zurück und vorwärts eingesetzt ist. Der Kolben (26) ist durch eine Pleuelstange (27) mit der Kurbelwelle (27) verbunden. Der Raum, umgeben mit dem Zylinderkopf (23) und dem Kolben (26) in der Zylinderbohrung (25), entspricht dem "Zylinderinneren", das eine Brennkammer (29) wird, wenn sich der Kolben (26) dem Zylinderkopf (23) auf ein bestimmtes Ausmaß nähert. Der Zylinderkopf (23) ist mit einer Zündkerze (30) versehen, entsprechend der Brennkammer (29), mit ihrem Entladungsabschnitt (31), der Brennkammer (29) zugewandt.
  • Eine Kurbelkammer (19a) wird mit dem Zylinderblock (24) und dem Kurbelgehäuse (19) gebildet.
  • Auf der Vorderseite des Kurbelgehäuses (19) ist eine Einlaßöffnung (33), mit der Kurbelkammer (19a) verbunden und mit einem Reed- Ventil (34) versehen, gebildet. Vor dem Reed- Ventil (34) sind ein Einlaßverteiler (35), ein Drosselkörper (36), der ein Drosselventil (36a) aufnimmt, und ein Einlaßschalldämpfer (37) hintereinander in dieser Folge verbunden. Das obere Ende des Einlaßschalldämpfers (37) ist mit einem Einlaßkanal (38) versehen, der sich nach hinten öffnet, um so Luft von einer Verkleidungsöffnung (510) hereinzunehmen. Der Einlaßkanal (38), der Einlaßschalldämpfer (37), der Drosselkörper (36), der Einlaßverteiler (35) und das Reed- Ventil (34) sind miteinander durch Einlaßkanäle (39) verbunden, die jeweils in jenen Bauteilen ausgebildet sind. Die Einlaßkanäle (39) sind mit der Einlaßöffnung (33) verbunden. Der Drosselhebel (36b), vorgesehen an dem Drosselkörper (36), ist mit einer Sperreinrichtung (40) verbunden, so daß das Drosselventil (36a) verriegelungsverbunden ist, um Öffnungs- und Schließbewegungen zusammen mit dem Drosselhebel (36b) auszuführen, wenn eine Betätigungsvorrichtung durch eine Bedienungsperson bedient wird.
  • Der Zylinderkörper (22) um die Zylinderbohrung (25) ist mit einem Spülkanal (41) versehen. Der Spülkanal (41) wird mit zwei Hauptspülkanälen (41a) gebildet, von denen jeder eine Spülöffnung (41a1), die sich zu der Zylinderbohrung (25) öffnet, hat und einen Unter- Spülkanal (41b), der eine Spülöffnung (41b1) hat. Die Spülöffnungen sind (41a 1) an gegenüberliegenden Positionen angeordnet und eine Auslaßöffnung (41a1) des Auslaßkanales (41b) ist angeordnet, um einer Auslaßöffnung (44) gegenüberzuliegen. Diese Auslaßkanäle (41) schaffen interne Verbindungen zwischen dem Kurbelgehäuse (19) und der Brennkammer (29).
  • An der linken Seite des Zylinderblocks (24) ist ein Auslaßverteiler (42) befestigt. Ein Ende des ersten Auslaßkanales (43) in dem Auslaßverteiler (42) führt durch die in dem Zylinderkörper (22) gebildete Auslaßöffnung (44) zu einer Brennkammer (29). Andererseits ist eine Auslaßführung (46) zwischen den Zylinderblock (24) und dem Getriebegehäuse (9) zwischengeschaltet. Ein zweiter Auslaßkanal (47) der Auslaßführung (46) ist mit dem anderen Ende des ersten Auslaßkanales (43) verbunden. Ein dritter Auslaßkanal (48) ist in dem Getriebegehäuse (9) gebildet. Ein Ende des dritten Auslaßkanales (48) ist mit dem zweiten Auslaßkanal (47) verbunden und das andere Ende des dritten Auslaßkanales (48) ist ein zylindrischer Auslaßkanal (13), verbunden mit einem Auslaßkanal in dem Propeller (14). Das Ende des Auslaßkanales öffnet sich als eine Auslaßöffnung (506) in das Wasser.
  • Der Motor (10) ist mit einer Kühlvorrichtung (50) einer wassergekühlten Art versehen. Die Kühlvorrichtung (50) weist auf einen ersten Kühlwassermantel (51), gebildet für den Zylinderkopf (23) und den Zylinderblock (24), einen zweiten Kühlwassermantel (52), gebildet für den Auslaßverteiler (42), einen dritten Kühlwassermantel (53), gebildet für die Auslaßführung (46), um den zweiten Auslaßkanal (47) zu umgeben, und einen vierten Kühlwassermantel (54), gebildet für das Getriebegehäuse (9), um so das den dritten Auslaßkanal (48) zu umgeben, und jene Kühlwassermäntel (51-54) sind aufeinander entweder direkt oder durch eine Mehrzahl von Kühlwasser-Verbindungskanälen (55) verbunden. Das unter Ende des vierten Kühlwassermantels (54) ist mit der stromabwärtigen Seite des dritten Auslaßkanales (48) verbunden.
  • Eine Wasserpumpe ist zum Zuführen von Kühlwasser (56) vorgesehen, wie z. B. Meerwasser zu dem ersten Kühlwassermantel (51). Das Kühlwasser (56) durchläuft: den Außenabschnitt (51a), der den Auslaßverteiler des ersten Kühlwassermantels (51) umgibt; den zweiten Kühlwassermantel (52); den Außenabschnitt (51b), der den oberen Teil des Zylinders in dem ersten Kühlwassermantel (51) umgibt, den Zylinderkopfabschnitt (51c) in dem ersten Kühlwassermantel (51); die Kühlwassermäntel (53, 54) und das stromabwärtige Ende des dritten Auslaßkanales (48), und fließt in das Wasser aus. Wenn das Kühlwasser fließt, wird der Zylinder 16 gekühlt.
  • Der Motor (10) ist mit einer Kraftstoffzuführungsvorrichtung (60) zur Zuführung von Kraftstoff (59) versehen.
  • Eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung (60) weist einen Einspritzer (61) auf, der mit dem Zylinder (16) in Verbindung steht. Der Einspritzer (61) ist lösbar an einer Zylinderseitenwand (22a) des Zylinderkörpers (22) montiert, um angemessen Kraftstoff (59) von der Zylinderseitenwand (22a) in die Brennkammer (29) einzuspritzen.
  • Der Einspritzer (61) ist in Reihe mit einer ersten Kraftstoffpumpe (64) und einer zweiten Kraftstoffpumpe (65) versehen. Die erste Kraftstoffpumpe (64) wird durch Druckpulsation in dem Kurbelgehäuse (19a) betrieben, um Kraftstoff (59) in einen Kraftstofftank (63) in dem Rumpf (2), zu ziehen und sendet den Kraftstoff (59) zu einem Dampfabscheider (67), der ein kleiner Kraftstoffspeicher (kleiner Tank) in dem Außenbordmotor (3) ist. Die zweite Kraftstoffpumpe (65) setzt den Kraftstoff unter Druck und führt den Kraftstoff (59) zu dem Dampfabscheider (67).
  • Eine erste Pumpe (600) ist zwischen dem Kraftstofftank (63) und der ersten Kraftstoffpumpe (64) zwischengeschaltet. Die erste Pumpe (600) und die erste Kraftstoffpumpe (64) sind miteinander durch einen schlauchseitigen Verbinder (601) und einem verkleidungsseitigen Verbinder (602) verbunden. Die erste Pumpe (600) ist zum manuellen Zuführen von Kraftstoff vor dem Start vorgesehen.
  • Ein Kraftstofffilter (66) und der Dampfabscheider (67) sind in Reihe zwischen der ersten Kraftstoffpumpe (64) und der zweiten Kraftstoffpumpe (65) zwischengeschaltet. In dem Dampfabscheider (67) sind ein Nadelventil (603) und ein Schwimmer (604) vorgesehen. Wenn sich das Niveau des Kraftstoffes (59) in dem Dampfabscheider (67) erniedrigt und der Schwimmer (604) auf ein bestimmtes Niveau oder darunter sinkt, öffnet das Nadelventil (603) zur Zuführung des Kraftstoffes (59) aus dem Kraftstofftank (63). Die zweite Kraftstoffpumpe (65) führt Kraftstoff (59) durch eine Kraftstoffzuführungsleitung (605) zu jedem Einspritzer (61). Die Kraftstoffzuführungsleitung (605) ist mit einem Druckregler (69) zum Verwenden beim Einstellen des Druckes von zu dem Einspritzer (61) zugeführten Kraftstoff (59) versehen. Nichteingespritzter Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffkanal (70) zu dem Dampfabscheider (67), angeordnet auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten Kraftstoffpumpe (65), zurückgeführt. Kleine Blasen von Kraftstoffdampf oder in dem Kraftstoff gemischter Luft, werden mit dem Dampfabscheider (67) getrennt.
  • Der Einspritzer (61) ist von einer elektromagnetischen Art, und wenn er angeregt (oder abgeschaltet) wird, wird Kraftstoff (59) in die Brennkammer (29) für jenen Zeitraum eingespritzt. Von den Bauteilen der Kraftstoffzuführungsvorrichtung (60) sind jene von dem Kraftstofftank (63) zu dem schlauchseitigen Verbinder (601) in dem Rumpf (2) angeordnet, und andere bilden den Außenbordmotor (3).
  • Fig. 1 zeigt eine Motorsteuervorrichtung (73) zum Steuern des Motors (109. Die Motorsteuervorrichtung (73) ist mit einer elektronischen Steuerungseinheit (74) versehen und elektrisch mit der Zündkerze (30), die als Betätiger funktioniert, den Einspritzern (61) und der zweiten Kraftstoffpumpe (65) verbunden. Ein Schwungradmagnetzünder (75) ist an dem oberen Ende der Kurbelwelle (20) zum Zuführen elektrischer Leistung zu der Steuerungseinheit (74) direkt oder durch eine Batterie verbunden.
  • Verschiedene Sensoren zum Erfassen des Betriebszustandes des Motors (10) sind vorgesehen und elektrisch mit der Steuerungseinheit (74) verbunden. Solche Sensoren sind: ein Kurbelwinkelsensor (76) zum Erfassen eines Bezugskurbelwinkels und des Drehwinkels der Kurbelwelle (20), Kurbelgehäuse- Innendrucksensor (77) zum Erfassen des Druckes in dem Kurbelgehäuse (19), ein Zylinder- Innendrucksensor (78) zum Erfassen des Druckes in dem Zylinder (16), ein Klopfsensor (79) zum Erfassen des Zustandes in dem Zylinder (169, ein Einlaßluft- Temperatursensor (80) zum Erfassen der Temperatur in dem Einlaßkanal (39) und ein Drosselöffnungssensor (81) zum erfassen des Grades der Öffnung des Drosselkörpers (36). Ein Einlaßdrucksensor kann auch zum Erfassen des Druckes des Einlaßkanales (39) vorgesehen sein.
  • Es sind auch vorgesehen: ein Zylindertemperatursensor (82) zum Erfassen der Temperatur des Zylinderkörpers (22), ein Rückdrucksensor zum Erfassen des Druckes auf der stromaufwärtigen Seite in dem dritten Auslaßkanal (48), ein Atmosphärendrucksensor (84) zum Erfassen des atmosphärischen Druckes, ein Kühlwasser- Temperatursensor (85) zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers (56); ein Schaltsensor (86) zum Erfassen von Vorwärts-, Neutral- und Rückwärts- Schaltvorgängen und geschalteten Zuständen der Kraftübertragungsvorrichtung (8); und ein Trim- Winkelsensor (87) zum Erfassen von nach oben und unten gedrehten Positionen des Außenbordmotors (3) um die Schwenkwelle (5).
  • Der Zylinder (16) ist auch mit einem in einer Sensor- Haltekammer (91) angeordneten O&sub2;-Sensor (90) versehen. Wenn der Kolben (26) sich nach unten bewegt und eine Entlastungsventilbohrung (92) in der Zylinderseitenwand (22a) passiert, wird ein Entlastungsventil (93) durch Abgasdruck geöffnet, und Abgas tritt in die Sensor- Haltekammer (91) ein. Der O&sub2;-Sensor (90) erfaßt die Konzentration von O&sub2; im Auslaßgas und berechnet entsprechend des erfaßten Wertes das Luft- zu -Kraftstoff- Verhältnis in der Brennkammer (29). Das Abgas in der Sensor- Haltekammer (91) geht durch ein Rückschlagventil (94) und strömt zu dem ersten Auslaßkanal (43) aus. Der Motor (10) ist auch mit einem Anlasser (95) und einem Öl- Tank (96) versehen.
  • Während des Betriebes des Motors (10), wenn sich der Kolben (26) in dem Zylinder (16) von dem unteren Totpunkt auf der Seite der Kurbelwelle (20) in Richtung der Brennkammer (29) bewegt, werden Spülöffnungen (41a1) und (41b1) des Spülkanales (41) und die Auslaßöffnung (44) des ersten Auslaßkanales (43) aufeinanderfolgend abgedeckt.
  • Wenn sich der Kolben in Richtung der Brennkammer (29), wie oben beschrieben, bewegt, wird der Druck in der Kurbelkammer (19a) negativ. Dann wird der Druck auf das Reed- Ventil (34), den Einlaßkanal (39) in der Einlaßöffnung (33), dem Einlaßverteiler (35), Drosselkörper (36) und auf den Einlaßschalldämpfer (37) aufeinanderfolgend negativ. Im Ergebnis wird Außenluft (97) von der Einlaßöffnung (33) in den Einlaßkanal (39) und die Kurbelkammer (19a) in das Kurbelgehäuse (19) gezogen. Dieser Vorgang ist der "Einlaßhub".
  • Wenn sich der Kolben (26) weiter in Richtung der Brennkammmer (29) nach den Spülöffnungen (41a1) und (41b1) des Spülkanales (41) bewegt und die Auslaßöffnung (44) des ersten Auslaßkanales (43) abgedeckt werden, wird die bereits in die Brennkammmer (29) aufgenommene Mischung verdichtet. Dieser Vorgang ist der "Verdichtungshub".
  • Unmittelbar bevor der Kolben (26) den oberen Totpunkt erreicht wird die Mischung mit einer elektrischen Entladung des Entladungsabschnittes (31) der Zündkerze (30) gezündet, gesteuert mit der Motorsteuerungsvorrichtung (73), verbrennt und dehnt sich aus, um den Kolben (26) in Richtung der Kurbelwelle (209) zurückzudrücken, wenn der Kolben über den oberen Totpunkt geht. Dieser Vorgang ist der "Verbrennungshub".
  • Wenn der Kolben (26) sich in Richtung der Kurbelwelle (20) bewegt, wird die in die Kurbelkammer (19a) des Kurbelgehäuses (19) aufgenommene Luft vorverdichtet. Übrigens ist das Reed- Ventil (34) durch den zu dieser Zeit vorherrschenden Druck geschlossen. In der Mitte der Bewegung des Kolbens (269 in Richtung der Kurbelwelle (20) ist die erste Auslaßöffnung (44) nicht abgedeckt. Dann strömt das verbrannte Produkt der Mischung oder Ablaßgas (100) durch die Auslaßöffnung (44). Dieser Vorgang ist der "Auslaßhub".
  • Das Abgas (100) wird durch den ersten Auslaßkanal (43), zweiten Auslaßkanal (47), dritten Auslaßkanal (48) und den Auslaßkanal (13) in das Wasser ausgeströmt. In diesem Fall fließt das Kühlwasser (56) nach Kühlen des Zylinders (16) durch den vierten Kühlwassermantel (54) und den Kühlwasser- Verbindungskanal (55) fließen und wird zusammen mit dem Abgas (100), wie oben beschrieben, abgeführt.
  • Wenn sich der Kolben (26) in Richtung der Kurbelwelle (20) bewegt und der Auslaßöffnung (44) nicht abgedeckt ist, wird als nächstes die Spülöffnung (41) geöffnet. Dann wird, wie oben beschrieben, die angesaugte und vorverdichtete Luft veranlaßt, durch den Spülkanal (41) in die Brennkammer (29) zu strömen. Diese Einlaßluft drückt einen Teil des verbrannten Gases, der in der Brennkammer (29) verblieben ist, zu dem ersten Auslaßkanal (43) hinaus. Dieser Vorgang ist der "Spülhub". Da der Spülhub in der Mitte des Auslaßhubes beginnt, und der Auslaßhub in der Mitte des Spülhubes beendet ist, werden die zwei Hübe auch gemeinsam als die Spül- Auslaßhub bezeichnet. Danach kehrt der Kolben (26) zu dem unteren Totpunkt zurück. Kraftstoff wird von dem Einspritzer (61) während des Zeitraumes von der Mitte des Spülhubes bis zu dem frühen Zeitraum des Verdichtungshubes zugeführt.
  • In diesem Fall bläst ein Teil der Luft, die durch den Spülkanal (41) in die Brennkammer (29) geströmt ist, in Richtung zu dem ersten Abgaskanal aus, mischt sich mit dem verbrannten Gas und wird als Abgas (100) abgeführt. Andererseits mischt sich der Rest des verbrannten Gases, der nicht ausgeströmt worden ist, mit der frischen Einlaßluft. Aus diesem Zustand bewegt sich der Kolben (26) wiederum in Richtung der Brennkammer (29), und die oben beschriebene Schritte werden wiederholt, so daß die Kurbelwelle (20) gedreht wird. Übrigens wird die Einspritzung ausgeführt, nachdem das Ausblasen gestoppt ist. Durch die Kurbelwelle (20) gibt der Motor eine Leistung ab, um den Propeller (14) durch die Kraftübertragungsvorrichtung (8) rotierend anzutreiben und das Schiff (1), als Objekt, das angetrieben werden soll, vorwärts zu bewegen.
  • In Fig. 3 ist der Kolben (26) zum Gleiten in einer Hülse (520) angeordnet und jeweils unterhalb und oberhalb mit einer ersten Ringnut (26a) und einer zweiten Ringnut (26b), und mit einem jeweils darin eingesetzten ersten Kolbenring (521) und einem zweiten Kolbenring (522) versehen. Die Zylinderseitenwand (22a) ist mit dem Einspritzer (61) durch eine Verschlußkappe (523) versehen. Die Vorder- und Rückseiten der Verschlußkappe (523) sind jeweils mit Dichtungsteilen (524) und (525) abgedichtet. Der Spitzenabschnitt (61a) des Einspritzers (61) ist so angeordnet, daß er einer Öffnung (520a) der Hülse (520) zugewandt ist und die Montageposition wird bestimmt wie nachstehend beschrieben.
  • Der Einspritzer (61) ist in einem halben Bereich in der Umfangsrichtung der Zylinderwand (22a), der Auslaßöffnung (44) gegenüberliegend angeordnet und näher zu dem Zylinderkopf (23) als zu der Auslaßöffnung (44) in der Längsrichtung des Zylinders.
  • Wenn es angenommen wird, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinders und der Montageposition des des Einspritzers (A) ist, der Abstand zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinders und dem oberen Kolbenumfang, wenn der Kolben in seinem unteren Totpunkt ist, (L) ist, und der Abstand zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinders und dem unteren Ende der ersten Ringnut (26a), in die der erste Kolbenring (521)eingesetzt (RS) ist, gilt eine Beziehung RS < A < 0.3L.
  • Auch wenn angenommen wird, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinders sind der Auslaßöffnung (44) ES ist, gilt eine Beziehung 0,35 · ES < A < 0,65 · ES.
  • Durch die Montage des Einspritzers (61) an eine bestimmte Position, wie oben beschrieben, kann ein längerer Bereich, in dem die Einspritzung möglich ist, im Vergleich mit der herkömmlichen Anordnung gesichert werden, während Wärmebelastung auf den Einspritzer durch den Kolben (26) in einem frühen Zeitraum der Verbrennungshubes vermindert wird.
  • Zwei obere und untere Kraftstoffeinspritzungen werden von dem Einspritzer (61) mit der nach abwärts gerichteten Einspritzströmung (X), gerichtet zu dem Kolbenkopf (26c), der sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt, gemacht, und mit der nach aufwärts gerichteten Einspritzströmung (Y), gerichtet zu der Zündkerze (30). Während die abwärts gerichteten Einspritzströmung (X) den Kolbenkopf (26c) kühlt, wird die Verdampfung des Kraftstoffes beschleunigt. Wenn es jedoch nur eine abwärts gerichtete Einspritzströmung (X) gibt, wird die Mischung nahe des aufsteigenden Kolbenkopfes (26c) fett, während die Mischung in dem oberen Abschnitt der Brennkammer (29) mager wird. Die aufwärts gerichteten Einspritzströmung (Y) funktioniert, um die Mischung in der gesamten Brennkammer (299 so gleichmäßig wie möglich zu machen und um die Verbrennung glatt zu machen.
  • Während des Startens oder wenn die Belastung gering ist, ist die Kolbentemperatur gering, die Drosselventilöffnung ist klein und die Gasströmung in dem Zylinder, verursacht durch die Spülung, ist weniger aktiv. Deshalb kann die Mischung nicht über die gesamte Brennkammer (29) mit nur einer der Einspritzströmungen (X) und (Y) gleichmäßig gemacht werden. Da die Mischung jedoch durch die zwei Einspritzströmungen (X) und (Y) gleichmäßig gemacht wird ist eine glattere Verbrennung möglich.
  • Da die brennbare Mischung durch die aufwärts gerichtete Einspritzströmung (Y) während des Startens rund um die Zündkerze (30) sicher erzeugt wird, wird die Leichtigkeit des Startes verbessert.
  • Die Einspritzgeschwindigkeit des von dem Einspritzer (61) in die Brennkammer (29) eingespritzten Kraftstoffes wird auf 10 m/s-30 m/s gesetzt. Dies bedeutet, die Strömungsgeschwindigkeit der Einspritzströmungen (X) und (Y) werden auf 10 m/s-30 m/s gesetzt. Die sogenannte Durchdringkraft der Einspritzströmungen (X) und (Y) ist innerhalb des für die Kraftstoffdiffusion erforderlichen Bereiches niedrig gesetzt. Der Kraftstoffdruck wird auch niedrig festgelegt.
  • Der Druck in dem stromaufseitigen Abschnitt der Einspritzbohrung zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzer (61) in die Brennkammer (29) wird auf 300 kPa-1000 kPa gesetzt.
  • Durch Festlegen der Einspritzgeschwindigkeit des von dem Einspritzer (61) in die Brennkammer (29) eingespritzten Kraftstoffes auf 10 m/s-30 m/s, wie oben beschrieben, wird nach dem Einspritzen ein ausreichender Zeitraum gesichert, so daß der Kraftstoff den Kolbenkopf (26c) erreichen kann, und die Verdampfung von Kraftstoff wird beschleunigt. Außerdem wird der Kraftstoff daran gehindert, seines Weg in die Auslaßöffnung (44) zu finden, selbst wenn Kraftstoff vorzeitig eingespritzt wird.
  • Außerdem, da die Einspritzströmung (X), die zu dem Kolbenkopf (26c) gerichtet ist, nicht so langsam ist, daß sie durch die Tandem- Strömung, verursacht durch die Spülströmung in dem Zylinder, gestört wird, wird auf dem Kolbenkopf (26c) Wärmeaustausch möglich und die Verdampfung von Kraftstoff ist beschleunigt.
  • Es ist auch möglich, den Druck in dem stromaufwärtigen Abschnitt der Einspritzbohrung während der Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzer (61) in die Brennkammer (29) auf 300 kPa-1000 kPa festzulegen und die Einspritzgeschwindigkeit 10 m/s-30 m/s zu machen.
  • Der Einspritzer (61) ist zu dem Zylinderkopf (23) näher als zu der Unter- Spülöffnung (41b1) angeordnet. Die abwärts gerichtete Einspritzströmung (X) ist, bevor sie reflektiert wird, zu der Auslaßöffnung (44) und dem Kolbenkopf (26c) gerichtet. Nachdem die Auslaßöffnung (44) mit dem Kolben (26) abgedeckt ist, trifft die Einspritzströmung (X) sicher den Kolbenkopf (26c) für den Wärmeaustausch.
  • Der Einspritzstartzeitpunkt wird so festgelegt, daß die Auslaßöffnung (44) abgedeckt ist, bevor die abwärts gerichtete Einspritzströmung (X) die Auslaßöffnung (44) erreicht. Die Spitze der abwärts gerichteten Einspritzströmung (X) ist als (X1) gezeigt. In dem Fall, daß die gesamte abwärts gerichtete Einspritzströmung (X) vorgesehen ist, den Kolbenkopf (26c) zu treffen, wird der Einspritzstartzeitpunkt so festgelegt, daß die Auslaßöffnung (44) abgedeckt ist, bevor die Spitze der zurückgeworfenen Einspritzungsströmung die Auslaßöffnung (44) erreicht.
  • Wie oben beschrieben ist der Einspritzer (61) nach dieser Erfindung näher an dem Zylinderkopf (23), als nach der herkömmlichen Anordnung angeordnet. Im Ergebnis durchströmt die Einspritzungsströmung eine längere Distanz. Während des Strömens tauscht der Kraftstoff auch Wärme mit erwärmter Atmosphäre in der Brennkammer aus, bevor er den Kolbenkopf (26c) erreicht.
  • Die Fig. 6 bis 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Montage eines Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmotors an einem Motorrad. Fig. 6 zeigt eine schematische Anordnung des Ausführungsbeispieles der Montage eines Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmotors an einem Motorrad. Fig. 7 zeigt einen vertikalen Querschnitt des Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmotors. Fig. 8 ist ein Flußdiagramm von Kraftstoff und Luft der Zylinderseitenwandeinspritzung.
  • Diese Figuren zeigen ein Motorrad (201) als ein Beispiel eines Balancefahrzeuges, wobei der Pfeil (Fr), in die Fahrrichtung zeigt. Die hierin später verwendeten Worte rechts und links bedeuten die Richtungen, gesehen in Bezug auf die vorerwähnte Fahrrichtung. Das Zeichen (202) ist der Boden, auf dem das Motorrad (201) fährt. Das Motorrad (201) hat ein Chassis (203), das einen Chassisrahmen (204) hat. Der Chassisrahmen (204) hat an seinem vorderen Ende ein Kopfrohr (205). Vom Kopfrohr (205) erstreckt sich gepaart rechts und links ein Hauptrahmen (206) schräg nach unten hinten. Von jedem der Hauptrahmen (206) erstrecken sich Sitzsäulenrohre (207). Von der vorderen Unterseite des Hauptrahmens (206) erstrecken sich Abwärtsrohre (208), verbunden mit ihren verlängerten Enden mit den verlängerten Enden der Sitzsäulenrohre (207).
  • Von dem hinteren Teil des Hauptrahmens (206) erstrecken sich nach rückwärts und nach oben Sitzschienen (210), unterstützt mit gepaarten rechten und linken Hinterstreben (211) auf den Sitzsäulenrohren (207). Der Bereich, wo die Hinterstreben (211) sich mit den Sitzsäulenrohren (207) verbindet, bildet eine hintere Armklammer (212). Frei steuerbare Vordergabeln (214) sind an dem Kopfrohr (205) gelagert. An den unteren Enden der Vordergabeln (214) ist ein Vorderrad (215) mit einem vorderen Schutzblech (216), das das Vorderrad (215) von oben abdeckt, gelagert. Das vorderen Schutzblech (216) ist an einer vertikalen Mittelposition an den Vordergabeln (214) befestigt. An den oberen Enden der Vordergabeln (214) sind Handgriffstangen (217) befestigt.
  • Hintere Arme (219) sind zum vertikalen Schwingen mit einer Schwenkwelle (218) an den hinteren Armklammern (212) gelagert. Ein Hinterrad (220) ist an den schwingenden Enden der hinteren Arme (219) gelagert, wobei Stoßdämpfer (221) zwischen den Sitzschienen (210) und den hinteren Armen (219) eingesetzt sind. Ein Kraftstoffeinspritz- Brennkraftmotor (223) ist in dem Raum, umgeben mit den Hauptrahmen (206), den Sitzsäulenrohren (207) und den Abwärtsrohren (208) angeordnet, nämlich innerhalb des Chassisrahmens (204). Der Motor (223) ist von einem Zweitakt- Typ mit einem Kurbelgehäuse (224) und einem Zylinder (225), nach oben vorwärts von dem Kurbelgehäuse (224) vorspringend und lösbar an dem Chassisrahmen (204) mittels Befestigungsmittel montiert ist. An der Rückseite des Kurbelgehäuses (224) ist eine Kraftübertragungsvorrichtung (226) verbunden, deren Ausgangsseite mit dem Hinterrrad (220) durch eine Kettenübertragungsvorrichtung (227) verbunden ist.
  • Mit der Rückseite des Zylinder (225) ist das Reed- Ventil (228), eine Einlaßverteiler (229) und ein Einlaßschalldämpfer (231) in dieser Reihenfolge verbunden. Die Einlaßverteiler (229) ist mit einem Drosselventil (271) zum Steuern der Einlaßluftmenge verbunden. Eine Drosselriemenscheibe (272), verbunden mit einer Welle (271a) des Drosselventiles (271) ist durch einen Drosseldraht (273) mit einem Drosselgriff (274) verbunden, so daß das Drosselventil (271) durch die Bedienung des Drosselgriffs (274) geöffnet und geschlossen wird. Der Drosselgriff (274) ist an einem der Handgriffe (217) vorgesehen und hat einen Drosselöffnungssensor.
  • Mit der vorderen Seite des Zylinders (225) ist ein Ende eines Auslaßrohres (233) verbunden, dessen anderes Ende sich rückwärts nahe der Unterseite der Abwärtsrohre (208) und ist an seinem hinteren Ende mit einem Auslaßschalldämpfer (234) verbunden. Das Abgas wird von dem Auslaß (234a) des Auslaßschalldämpfer (234) ausgeströmt.
  • Ein Kraftstofftank (235) ist auf dem Hauptrahmen (206) gelagert. Ein Sitz (236) ist auf den Sitzschienen (204) gelagert. Seitenabdeckungen (237) sind zum Abdecken des hinteren Teiles des Chassis (203) vorgesehen. Durch den Betrieb des Motors (223) wird das Motorrad (201) auf der Straße (202) vorwärts angetrieben, wenn die Kraft des Motors (223) auf das Hinterrad (220) durch die Kraftübertragungsvorrichtung (226), die Kettenübertragungsvorrichtung (2279, etc. übertragen wird.
  • Der Motor (223) hat einen Zylinder (261). Eine Kurbelwelle (241) ist in einer Kurbelkammer (240) in dem Kurbelgehäuse (224) untergebracht und zum freien Drehen um ihre Achse gelagert. Der Zylinder (225) des Motors (223) weist einen Zylinderkörper (243) auf, der eine Zylinderbohrung (242) hat, mit seiner Achse, im allgemeinen vertikal, und einen Zylinderkopf, verbunden mit dem vorspringenden Ende des Zylinderkörpers (243). In die Zylinderbohrung (242) ist ein Kolben (245) zum freien axialen Gleiten eingesetzt und durch eine Pleuelstange (246) mit der Kurbelwelle (241) verbunden.
  • Der Raum, umgeben mit dem Zylinderkopf (224) und dem Kolben (245) in der Zylinderbohrung (242) wird die Brennkammer (248), wenn sich der Kolben (245) dem Zylinderkopf (244) auf ein bestimmtes Maß annähert. Der Zylinderkopf (244) ist mit einer Zündkerze (249) versehen, mit ihrem Entladeabschnitt der Brennkammer (248) zugewandt. In dem hinteren oberen Gebiet des Kurbelgehäuses (224) ist eine mit einem Reed- Ventil (228) verbundene Einlaßöffnung (251) gebildet. Der Zylinderkörper (243) um die Zylinderbohrung (242) ist mit einem Spülkanal (252) versehen, der zwischen der Kurbelkammer (240) und der Brennkammer (248) verbindet. Der Teil des Spülkanales (252), der zu der Brennkammer (248) offen ist, ist eine Spülöffnung (252a). Eine Auslaßöffnung (254) ist in dem vorderen Teil des Zylinderkörpers (243) gebildet, um so die Verbindung zwischen der Brennkammer (248) und einem Auslaßkanal (253) in dem stromaufwärtigen Ende, das das vordere Ende des Auspuffrohres (233) ist, zu schaffen.
  • Der Motor (223) ist mit einem Einspritzer (264) versehen, der dem Zylinder (261) entspricht. Der Einspritzer (264) ist lösbar mit der Zylinderseitenwand (243a) des Zylinderkörpers (243) verbunden, um Kraftstoff, zugeführt aus dem Kraftstofftank (235), von der Zylinderseitenwand (243) in die Brennkammer (248) einzuspritzen. Da der Aufbau, die Montageanordnung, die Einspritzrichtung und der Einspritzzeitpunkt des Einspritzers (264) die gleichen sind, wie jene des vorherigen Ausführungsbeispieles, werden Beschreibungen von ihnen weggelassen.
  • Ein Kraftstoffhahn (290) ist unter dem Kraftstofftank (235) vorgesehen. Mit dem Kraftstoffhahn (290) sind ein Kraftstofffilter (291), eine Kraftstoffzuführungspumpe (292) und ein Kraftstoffzuführungsrohr (293) in dieser Reihenfolge verbunden. Kraftstoff wird von dem Kraftstoffzuführungsrohr (293) durch ein Kraftstoffverteilungsrohr (296) zu dem Einspritzer (264) zugeführt. Das Kraftstoffverteilungsrohr (296) ist mit einem Druckregler (294) zum Regulieren des Kraftstoffdruckes, zugeführt zu dem Einspritzer (264), vorgesehen. Überschüssiger Kraftstoff wird durch den Druckregler (294) und einen Rückführ- Kraftstoffkanal (295) zurückgeführt. Ein Raum (Z) hinter den Zylinderkörpern (243) über dem Einlaßverteiler (229) und unter dem Kraftstofftank (235) wird verwendet, um das Kraftstoffverteilungsrohr (296) und den Einspritzer (264) kompakt auszulegen, während eine störende Beeinflussung mit anderen Bauteilen vermieden werden und das Kraftstoffverteilungsrohr (296) geschützt werden soll.
  • Eine Zündkerze (249) ist elektrisch verbunden mit einem elektronischen Zündschaltkreis (256), verbunden mit einer elektronischen Motorsteuerungsvorrichtung (257). Ein Kurbelwinkelsensor (258) ist auch zum Erfassen des Drehwinkels der Kurbelwelle (241) vorgesehen und auch mit der elektronischen Motorsteuerungsvorrichtung (257) verbunden.
  • Während des Betriebes des Motors (223), wenn sich der Kolben (245) von dem unteren Totpunkt auf Seiten der Kurbelwelle (241) (in Fig. 8 mit unterbrochenen Linien gezeigt) in Richtung der Brennkammer (248) bewegt, deckt der Kolben in Folge die Spülöffnung (252a) und die Auslaßöffnung (254) in dieser Reinefolge ab. Wenn sich der Kolben (245) in Richtung der Brennkammer (248), wie oben beschrieben, bewegt, wird der Druck in der Kurbelkammer (240) negativ. Dann wird die Außenluft (260) durch den Einlaßschalldämpfer (231) als Einlaßluft (260) angesaugt.
  • Als nächstes strömt die Einlaßluft (260) durch den Einlaßverteiler (229) und das Reed- Ventil (228) und gelangt in die Kurbelkammer (249). Dieser Vorgang ist der "Einlaßhub".
  • Wenn sich der Kolben (245) weiter in Richtung der Brennkammer (248) bewegt, nachdem die Spülöffnung (252a) und die Auslaßöffnung (254) abgedeckt sind, wird die Mischung, die mit Kraftstoff, der bereits mit dem Einspritzer (264) in die Brennkammer (248) eingespritzt wurde, und 1 oder Kraftstoff, der während dieses Vorganges eingespritzt wird, komprimiert. Dieser Vorgang ist der "Verdichtungshub".
  • Bei einem erforderlichen Kurbelwinkel, nämlich zu einem erforderlichen Zündzeitpunkt, erfaßt mit dem Kurbelwinkelsensor unmittelbar bevor der Kolben (245) den oberen Totpunkt erreicht, zündet der Entladungsabschnitt der Zündkerze (249) entsprechend des Ausgangssignales von dem Zündschaltkreis (256), gesteuert mit der Motorsteuerungsvorrichtung (257). Dann wird die Mischung gezündet und verbrannt und das verbrannte Gas dehnt sich aus. Im Ergebnis wird der Kolben (2459 nach dem Passieren des oberen Totpunktes zurück in Richtung der Kurbelkammer (240) gedrückt. Dieser Vorgang ist der "Verbrennungshub".
  • Wenn sich der Kolben (245) in Richtung der Kurbelkammer (240) bewegt, wird die in die Kurbelkammer (240) aufgenommene Luft vorverdichtet. Zu dieser Zeit ist das Reed- Ventil (228) durch den Druck in der Kurbelkammer (240) geschlossen.
  • In der Mitte der Bewegung des Kolbens (2459 in Richtung der Kurbelkammer (240) ist zuerst die Auslaßöffnung (254) nicht abgedeckt. Dann wird das verbrannte Produkt der Mischung oder das Abgas aus der Brennkammer (248) durch die Auslaßöffnung (254) ausgeströmt. Dieser Vorgang ist der "Auslaßhub". Das Abgas wird durch den Auslaßkanal (253) in das Auslaßrohr (233) nach außen ausgeströmt.
  • Wenn sich der Kolben (245) in Richtung der Kurbelkammer (240) bewegt, wird die Auslaßöffnung (254) geöffnet und dann wird die Spülöffnung (252a) geöffnet. Dann strömt in der Kurbelkammer (240) vorverdichtete Luft durch den Spülkanal (252) in die Brennkammer (248) und drückt einen Teil des verbrannten Gases, der in der Brennkammer (248) verbleibt, zu der Spülöffnung (254) und zur selben Zeit wird die Brennkammer (248) mit Luft gefüllt. Dieser Vorgang ist der "Spülhub". Der "Spülhub" setzt sich fort, wenn der Kolben (245) zu dem unteren Totpunkt zurückkehrt, sich wieder nach oben bewegt und unmittelbar bevor er die Auslaßöffnung (252a) abdeckt. Kraftstoff wird von dem Einspritzer (264) während des Zeitraumes von der Mitte des "Spülhubes" bis zum Beginn des "Verdichtungshubes", wenn der Kolben (245) den Einspritzer (264) abdeckt, eingespritzt.
  • Von dem vorerwähnten Zustand bewegt sich der Kolben (245) wieder in Richtung der Brennkammer (248) und die Vorgänge werden wiederholt, um die Kurbelwelle (241) zu drehen. Durch die Kurbelwelle (241) gibt der Motor (223) Leistung ab, die durch die Kraftübertragungsvorrichtung (226) und die Kettenübertragungsvorrichtung (227) an das Hinterrad (220) übertragen wird.
  • Eine Auslaßzeitpunkt- Einstellvorrichtung (279) ist zum Verbessern der Motorleistung durch Einstellen des Auslaßzeitpunktes vorgesehen, wenn das Abgas aus der Brennkammer (248) zu der Auslaßöffnung (254) ausgeströmt wird. Die Auslaßzeitpunkt- Einstellvorrichtung (279) hat ein Auslaßzeitpunkteinstellventil (390), das die obere Öffnung der Auslaßöffnung (254) öffnet und schließt, so daß die Kante der oberen Öffnung der Auslaßöffnung (254) veränderlich ist. Das Auslaßzeitpunkt- Einstellventil (390) wird mit einem Betätiger (265), wie z. B. einem Servomotor etc., der mit der Motorsteuervorrichtung (257) verbunden ist, betätigt.
  • Ein Motordrehzahlsensor (267) zum Erfassen der Umdrehung des Motors (223) oder der Kurbelwelle (241) ist mit der Motorsteuerungsvorrichtung (257) verbunden.
  • Wenn die Motor (223)-Drehzahl durch das Erfassungssignal des Motordrehzahlsensors (267) bestimmt wird, als in dem Hoch- Drehzahlbereich zu sein, wird das Auslaßzeitpunkt- Einstellventil (390) durch den Betrieb des Betätigers (265), gesteuert mit der Motorsteuervorrichtung (257), geöffnet und die obere Öffnungskante der Auslaßöffnung (254) wird weiter aufwärts angeordnet. Somit wird der Auslaß- Zeitpunkt vorgerückt, um die Motorleistung im Hoch- Drehzahlbereich zu verbessern.
  • Wenn andererseits die Motor (223)-Drehzahl bestimmt wird, als in dem mittleren oder niedrigen Drehzahlbereich zu sein, schließt der Betätiger (265) das Auslaßzeitpunkt- Einstellventil (390), so daß die obere Öffnungskante der Auslaßöffnung weiter nach unten positioniert wird. Somit wird der Auslaß- Zeitpunkt verzögert, um die Motorleistung in dem mittleren oder unteren Drehzahlbereich zu verbessern. Während der Auslaß- Zeitpunkt bei niedriger Motordrehzahl verzögert wird, kann der Einspritz- Zeitpunkt entsprechend vorgestellt werden und eine sicherere Vormischungsverbrennung ist möglich.
  • Mit anderen Worten, falls der Einspritz- Zeitpunkt bei niedrigen Drehzahlen entsprechend der Verminderung in der Kolbengeschwindigkeit verzögert wird, so daß Kraftstoff nicht aus der Auslaßöffnung (254) ausfließt, wird der Einspritzfluß nicht weit versprüht, wenn er den Kolbenkopf trifft. Jedoch fließt, sogar dann, wenn der Einspritzstartzeitpunkt entsprechend mit der Abwärtsverschiebung der oberen Öffnungskante der Auslaßöffnung (254) vorgerückt wird, kein Kraftstoff aus. Durch den vorgestellten Zeitpunkt wird Kraftstoff veranlaßt, einen breiten Bereich auf dem Kolbenkopf zu treffen, um den Wärmeaustausch mit dem Kolben (245) zu verbessern.
  • Der Motor (223) ist mit einer Auslaßventilöffnungs- Einstellvorrichtung (280), mit einem Auslaßventil (281) zum Einstellen der Öffnung des Auslaßkanales (253) und zur Begrenzung der Stömungsrate des Auslaßgases, das durch den Auslaßkanal (253) bei geringer Belastung oder geringer Drehzahl durchströmt, versehen. Das Auslaßventil (281) ist mit einem Betätiger (282), wie z. B. einem mit einer Steuervorrichtung (391) verbundenen Servomotor, versehen.
  • Der Motor (223) ist mit einem Brennkammer- Drucksensor (300) und einem Klopfsensor (301) versehen. Der Brennkammer- Drucksensor (300) verzögert den Zündzeitpunkt, wenn der Brennkammerdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt. Wenn Klopfen auftritt, erfaßt der Klopfsensor (301) die Vibration und verursacht, den Zündzeitpunkt zu verzögern und verhindert das Klopfen, und wenn das Klopfen verschwindet, wird der Zündzeitpunkt auf den ursprünglichen Zeitpunkt zurückgeführt.
  • Der Motor (223) ist auch mit einem Kurbelkammer- Drucksensor (302), einem Einlaßrohr- Drucksensor (303), einem Einlaßrohr- Temperatursensor (304), einem Auslaßrohr- Drucksensor (306) und einem Auslaßrohr- Temperatursensor (307) versehen. Entsprechend der Information von diesen Sensoren steuert die Motorsteuervorrichtung (257) den Zündzeitpunkt, den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzdauer und eine Ölzuführungsvorrichtung (308).
  • Als nächstes wird der Aufbau des Einspritzers zur Verwendung in Ausführungsbeispielen von Fig. 1-8 beschrieben. Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht des Einspritzers. Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des vorderen Endes des Einspritzers.
  • Der Einspritzer (61, 264) hat ein Einspritzergehäuse (350). Eine Kappenkörper (351) ist an dem hinteren Ende des Einspritzergehäuses (350) eingesetzt. Ein Kern (353) mit einer Spule (352) ist in dem Einspritzergehäuses (350) angeordnet. Der Kappenkörper (351) ist mit einer aus Kunststoff gefertigten Kappe (354) abgedeckt. Ein Verbinder (354a) der Kappe (354) ist mit einem Leitungsdraht (355), verbunden mit dem Kern (353), versehen. Der Leitungsdraht (355) ist durch den Verbinder (354a) mit einer Antriebskraft- Herkunftsseite verbunden. Ein Rohr (356) ist in den Kappenkörper (351) eingesetzt. Kraftstoff, zugeführt von einem Kraftstoffeinlaß (351a) des Kappenkörpers (351), wird durch das Rohr (356) in eine Kraftstoffkammer (357) in dem Einspritzergehäuses (350) zugeführt.
  • Ein Nadelgehäuse (358) ist in das vordere Ende des Einspritzergehäuses (350) eingesetzt, mit einem darin zwischengefügten Nadelanschlag (359), und mit einem Dichtungsteil (360) abgedichtet. Eine Düse (361) ist in das vordere Ende des Nadelgehäuses (358) eingesetzt und mit einem Einspritzkanal (361a) versehen. Eine aufwärts gerichtete Einspritzbohrung (361b) und eine abwärts gerichtete Einspritzbohrung (361c) sind gebildet und mit dem Einspritzkanal (361a) verbunden. Der Durchmesser (D1) der aufwärts gerichteten Einspritzbohrung (361b) ist kleiner gemacht, als der Durchmesser (D2) der abwärts gerichteten Einspritzbohrung (361c), so daß der Kraftstoff- Einspritzbetrag der abwärts gerichteten Einspritzbohrung (361c) größer ist, als der der aufwärts gerichteten Einspritzbohrung (361b).
  • Eine Nadel (362) ist in dem Nadelgehäuse (358) beweglich angeordnet. Ein bewegbares Stück (363) ist an der Nadel (362) befestigt. Die Nadel (362) ist mit einem Kraftstoffkanal (362a) durch Schneidbearbeitung versehen. Der Nadelanschlag (359) ist mit einem Kraftstoffkanal (359a) durch Schneidbearbeitung versehen. Das bewegbare Stück (363) ist auch mit einem Kraftstoffkanal (363a) versehen. Eine Druckfeder (364) ist zwischen den Kappenkörper (351) und dem bewegbaren Stück (263) zwischengeschaltet, um die Nadel (362) durch das bewegbare Stück (263) in die Richtung zu drängen, einen Ventilsitz (358a) des Nadelgehäuses (358) zu schließen, so daß ein Einspritzkanal (361a) geschlossen ist und kein Kraftstoff eingespritzt werden kann. Wenn eine Spule (352) auf einem Kern ((353) mit Energie versehen ist, wird das bewegbare Stück (263) gegen die Druckfederkraft durch die elektromagnetische Kraft, hervorgerufen mit der Spule (352), angezogen, um den Ventilsitz und den Einspritzkanal (361a) zu öffnen, und Kraftstoff einzuspritzen. Gleichzeitig kommt ein Anschlagflansch (362a), gebildet an der Nadel (362), mit dem Nadelanschlag (359) in Kontakt, um die Position der Nadel (362) zu begrenzen.
  • Da der Druck auf den Einspritzer (61, 264) mit einem Einstellventil auf 600 -650 kPa eingestellt ist, wenn die Nadel (362) gegen den Ventilsitz (358a) drückt, ist der Kraftstoffdruck im Kraftstofflagertank (358b) in dem Nadelgehäuse (358) auch 600-650 kPa. Je weiter die Nadel (362) von dem Ventilsitz (358a) entfernt ist, desto größer wird die Fließgeschwindigkeit durch den Einspritzer (61, 264) und der Druck in dem Kraftstofflagertank (358b) wird geringer. Da der Kraftstoffdruck weiter absinkt, wenn der Kraftstoff von dem Kraftstofflagertank (358b) durch den Raum zwischen der Nadel (362) und dem Ventilsitz (358a) fließt, ist der Kraftstoffdruck in dem Einspritzkanal (361a9 ungefähr eine Hälfte desjenigen in dem Kraftstofflagertank (358b).
  • Der Druck (P2) in dem Einspritzkanal (361a) ist der Druck in dem stromaufwärtigen Abschnitt der Einspritzbohrungen (361b) und (361c), wenn Kraftstoff von dem Einspritzer (61, 2649 in die Brennkammer (29) eingespritzt wird. Der Druck (P2) wird auf 300 kPa-1000 kPa bei der maximalen Öffnung der Nadel (362) festgelegt. Dieser Druck macht es möglich die Einspritzgeschwindigkeit auf 10-30 m/s festzulegen.
  • Mit anderen Worten, mit dem Differenzdruck 300 kPa-1000 kPa zwischen dem Einlaßkanal (361a) wird Kraftstoff in die Brennkammer (29, 248) eingespritzt.
  • Ein Druckabfall- oder Druckreglerventil wird so eingestellt, daß die Fließgeschwindigkeit 10 m/s-39 m/s ist, vorzugsweise ungefähr 20 m/s.
  • Als nächstes wird die Kraftstoff- Einspritzzeitpunkteinstellung des Einspritzers beschrieben. Fig. 11 ist ein Kraftstoff Einspritzzeitpunktdiagramm.
  • In diesem Kraftstoff- Einspritzzeitpunktdiagramm zeigt die horizontale Achse die Kurbelwinkel entsprechend dem Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung, dem Öffnen und Schließen der Spülöffnung und die Einspritzerverbindungsposition. Die vertikale Achse zeigt die Motordrehzahl in Form von Niedrig-, Mittel- und Hoch- Motordrehzahlbereiche.
  • Die Einspritzerantriebssignale werden mit durchgehenden Linien angezeigt, wobei mit der oberen Linie, das Signal für die niedrige Last gezeigt ist, während die untere Linie die Hochbelastung angibt. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung vom Einspritzer ist mit einer Doppellinie gezeigt, mit der oberen Linie für die niedrige Last und mit der unteren Linie für die Hochbelastung. Die Zeitdauer, die der eingespritzte Kraftstoff von dem Einspritzer zu der Auslaßöffnung benötigt, ist mit einer Strich- doppeltgepunkteten- Linie gezeigt. Es gibt eine Betätigungsverzögerung zwischen dem Einspritzerantriebssignal und der tatsächlichen Betätigung des Einspritzers.
  • Der Kraftstoff- Einspritzzeitpunkt des Einspritzers variiert mit den Motordrehzahlbereichen. Die tatsächliche Einspritzstartzeitgrenze ist mit der Kurve (S) gezeigt und die tatsächliche Einspritzgrenze ist mit der geraden Linie (E) gezeigt. Der tatsächlich verfügbare Einspritzbereich ist mit der tatsächlichen Einspritzstart- Grenzkurve (S) und der tatsächlichen Einspritzzeitgrenzlinie (E) festgelegt.
  • In der Figur repräsentiert die Länge der Strich- doppeltgepunkteten- Linie die Dauer (in Kurbelwinkeleinheiten), die der eingespritzte Kraftstoff von dem Einspritzer quer durch die Brennkammer zu der Auslaßöffnung in jeder der Motordrehzahlbereiche benötigt. Beiblasen wird dadurch verhindert, daß die Einspritzung während der Kraftstoffwegzeit, zu einer Zeit vor der Schließung der Auslaßöffnung gestartet wird. Solch eine Wegdauer ist mit einer Strich- doppeltgepunkteten- Linie in der Figur gezeigt. Die tatsächliche Einspritzstart- Grenzkurve (S) wird durch Verbinden der Einspritzstartzeitpunkte erzeugt, bei denen das Fehlzünden verhindert ist. Wenn der Kolben die Einspritzermontageposition erreicht, wird der Einspritzer mit dem Kolben abgedeckt. Dieser Zeitpunkt ist die tatsächliche Einspritzgrenze (E) nach der der Kraftstoff, sogar wenn eingespritzt, die Brennkammer nicht erreichen kann. Übrigens, je geringer die Einspritzgeschwindigkeit, desto länger wird die Wegzeit. Je näher der Kolben an der Auslaßöffnung ist, desto kürzer wird die Wegzeit. Wenn die Wegzeit dieselbe ist, betreffend die Wegdauer in Bezug zu dem Kurbelwinkel, je geringer die Motordrehzahl, desto relativ kürzer ist die Wegdauer. Je länger die Wegzeit, desto länger wird die Dauer von der tatsächlichen Einspritzstartgrenze zu der tatsächlichen Einspritzgrenze, und der Betrag von Kraftstoff, der für jene Zeit eingespritzt werden kann, kann demzufolge erhöht werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einspritzgeschwindigkeit auf 10-30 m/s gesetzt, so daß ein ausreichender Betrag von Kraftstoff sogar bei hohen Belastungen zugeführt werden kann.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist so angeordnet, daß die tatsächliche Kraftstoffeinspritzstartgrenze (S) und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird, wenn die erforderliche Kraftstoffmenge für alle Belastungsbereiche und alle Motordrehzahlbereiche erreicht ist. Deshalb wird die Einspritzung vor der Zündung ausgeführt, die in der Nähe des oberen Totpunktes (TDC) vorgenommen wird und eine gleichmäßigere Mischung wird gebildet. Übrigens, da die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge bei hohen Belastungen zunimmt, ist es eingerichtet, daß die Einspritzung anhält, nachdem die Auslaßöffnung abgedeckt ist. Es kann auch eingerichtet werden, daß bei niedrigen Belastungen und niedrigen Drehzahlen oder während des Startens, die tatsächliche Einspritzstartzeit verzögert wird, und daß die tatsächliche Einspritzung zur Zeit der tatsächlichen Einspritzgrenze (E) beendet wird. Je mehr die tatsächliche Einspritzstartzeit verzögert wird, desto größer ist die Menge von dicker Mischung, die sich nicht komplett verteilt hat, verbleibt um die Zündkerze herum. Sogar bei der vorgemischten Verbrennung, bei der die Mischung, gründlich durch den Wärmeaustausch vermischt, mit dem Kolbenkopf, in der Brennkammer zur Zeit der Zündung anwesend ist, ist eine nahezu geschichtete Verbrennung möglich und die Stabilität bei geringen Drehzahlen und im Fall des Startens wird verbessert. Solch eine Situation ist mit einer doppelt- unterbrochenen Linie in der Figur gezeigt.
  • Wie vorerwähnt ist der Einspritzer wie folgt angeordnet: Bei hohen Drehzahlen wird die Einspritzung gestartet, nachdem die Auslaßöffnung durch den heruntergehenden Kolben geöffnet ist und wird gestoppt, nachdem der aufsteigende Kolben sich für einen bestimmten Kurbelwinkel bewegt, nachdem die Auslaßöffnung mit dem Kolben abgedeckt ist. Bei niedrigen Drehzahlen wird die Einspritzung gestartet, nachdem der Kolben beginnt, aufzusteigen und bevor die Auslaßöffnung abgedeckt ist, und wird gestoppt, nachdem sich der aufsteigende Kolben für ein bestimmten Kurbelwinkel bewegt, nachdem die Auslaßöffnung mit dem Kolben abgedeckt ist. Somit wird die erforderliche Kraftstoffmenge bei hohen und niedrigen Drehzahlen mit einer kleinen Anzahl von Einspritzern eingespritzt. Der bestimmte Kurbelwinkel wird auf einen Winkel festgelegt, nachdem die Auslaßöffnung mit dem Kolben abgedeckt ist und bevor der Einspritzer komplett abgedeckt ist oder bis der Einspritzer komplett abgedeckt ist. Somit wird der bestimmte Kurbelwinkel gebildet, als ein einfacher und sicherer Bezugspunkt, eingerichtet.
  • Als nächstes wird die Kraftstoffeinspritzung mit dem Einspritzer des Ausführungsbeispieles, gezeigt in Fig. 1 bis 5 in Bezug auf die Fig. 12 bis 14 beschrieben. Die Einspritzung mit dem Einspritzer des Ausführungsbeispieles, gezeigt in den Fig. 6 bis 8, ist ähnlich zu dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Einspritzer. Fig. 12 zeigt einen schematischen Querschnitt der Kraftstoffeinspritzung mit einem Einspritzer. Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht der Kraftstoffeinspritzung mit dem Einspritzer. Fig. 14 zeigt die Stellung und Größe der Einspritzbohrung des Einspritzers.
  • Die Montagebedingungen des Einspritzers (61) werden mit dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Aufbau des Einspritzers (61) ist in den Fig. 11 uns 12 gezeigt, aber nicht darauf begrenzt.
  • In der Fig. 12 werden die Winkel des abwärts gerichteten Einspritzflusses (X) des Einspritzers (61) mit (&alpha;1) und (&alpha;2) relativ zu der horizontalen Ebene (L2) angezeigt. Die Ebene (L2) ist tatsächlich vertikal in dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, weil die Zylinderbohrung (25) des Zylinderkörpers (22) sich in horizontaler Richtung erstreckt. Andererseits ist die Ebene (L2) tatsächlich horizontal in dem in Fig. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel, weil die Zylinderbohrung des Zylinderkörpers (243) sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Die Winkel (&alpha;1) und (&alpha;2) werden größer festgesetzt, als der Winkel (&alpha;x) zwischen der horizontalen Ebene (L2) und einer Linie, die sich zwischen der Einspritzbohrung des Einspritzers (61) und der oberen Kante der Auslaßöffnung erstreckt.
  • Die Winkel des aufwärts gerichteten Einspritzflusses (Y) sind mit (&beta;1) und (&beta;2) relativ zu der horizontalen Ebene angezeigt. Die vordere Endoberfläche des abwärts gerichteten Einspritzflusses (X) ist als (X1) angezeigt und die vordere Endoberfläche des aufwärts gerichteten Einspritzflusses (Y) ist bezeichnet als (Y1).
  • In dem in Fig. 12(a) gezeigten Zustand wird die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzer (61) mit einer hohen Geschwindigkeit gestartet, während der Kolben (26) sich von dem oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes abwärts bewegt. In dem in Fig. 12(b) gezeigten Zustand hat der Kolben nach Erreichen des unteren Totpunktes seine Bewegungsrichtung geändert und ist aufsteigend, wenn die vordere Endoberfläche (Xl) den Kolbenkopf (26c) an dem Punkt (P11) erreicht und trifft. Danach erreicht und trifft der Einspritzfluß von Winkeln kleiner als (&alpha;2) den Kolbenkopf (26c) und ändert abfolgend seine Richtung.
  • In dem in Fig. 12(c) gezeigten Zustand trifft ein Teil des Einspritzflusses (X) unter dem obersten Grenzwinkel (&alpha;1) den Kolbenkopf (26c), während sich der Kolben (26) nach oben in Richtung des oberen Totpunktes bewegt. Die Wegentfernung des Teiles des Einspritzflusses (X) unter dem obersten Grenzwinkel (&alpha;1) von dem Punkt (P21) zu der Zylinderseitenwand (22a) in der reflektierenden Richtung ist (k). In dem in Fig. 12(d) gezeigten Zustand ist die Auslaßöffnung (44) abgedeckt, bevor der früheste Teil des Einspritzflusses, der den Kolbenkopf (26c) erreicht und getroffen hat, die Zylinderseitenwand (22a9 oder die Auslaßöffnung (44) erreicht.
  • Der Einspritzstartzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzwinkel (&alpha;1) und (&alpha;2) werden entsprechend der Kolbengeschwindigkeit (Kurbelradius, Motordrehzahl), dem Abstand (A) von dem oberen Zylinderende (22b) zu der Einspritzermontageposition und der Einspritzfließgeschwindigkeit festgelegt, so daß die Auslaßöffnung (44) mit dem Kolben abgedeckt ist, wann immer der Einspritzfluß (X) die Zylinderseitenwand (22a) auf der gegenüberliegenden Seite erreicht.
  • Wenn sich der Kolben (26) bei hohen Geschwindigkeit abwärts bewegt, wird die Kraftstoffeinspritzung gestartet, während die Auslaßöffnung (44) noch geöffnet ist. Je geringer die Geschwindigkeit wird, desto verzögerter ist der Kraftstoffeinspritzungsbeginn. Deshalb tritt keine Beiblasen des vorderen Endes des Einspritzflusses (X) in die Auslaßöffnung (44) auf.
  • Je langsamer die Einspritzflußgeschwindigkeit gemacht ist, desto früher kann der Einspritzstart gelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Geschwindigkeit des Einspritzflusses auf 10 m/s-30 m/s gesetzt.
  • Sowohl in dem Fall, daß der Einspritzfluß zu der Auslaßöffnung (44) gerichtet, oder in dem Fall, daß er gerichtet ist, um den Kolbenkopf (26c) zu treffen, tritt kein Ausblasen von Kraftstoff durch die Auslaßöffnung auf, da die Auslaßöffnung (44) mit dem Kolben (26) abgedeckt ist, bevor der Einspritzfluß die Auslaßöffnung (44) erreicht.
  • Außerdem, falls der Einspritzstartzeitpunkt verzögert ist, wird die Einspritzflußgeschwindigkeit vermindert, oder die Zylinderbohrung vergrößert ist, kann der Kraftstoffeinspritzwinkel (&alpha;1) kann weiter reduziert werden. Z. B. kann der Kraftstoffeinspritzwinkel (&alpha;1) auf 0º, nämlich horizontal gesetzt werden.
  • Durch Richten des aufwärtigen Einspritzflusses (Y) auf die Zündkerze (30) und Verzögern des Einspritzstartzeitpunktes bei niedrigen Drehzahlen, wird um den Kolben (26) eine reiche Mischung erzeugt und kann an dem Kolbenkopf (26c) gezündet werden, bevor sie sich ausgebreitet hat. Es gibt eine magere Mischung zwischen dem Kolbenumfang und dem Kolbenkopf. Somit ist eine langsame Verbrennung möglich, in der die Feueroberfläche langsam vorrückt, ähnlich einer geschichteten Verbrennung. Im Ergebnis wird die Stabilität verbessert. Durch Nicht- Ausrichten auf den Kolben (26)-Umfang, sondern nur aufwärts, kann eine fette Mischung sowohl in den oberen, als auch in den unteren Teilen der Brennkammer (29) ausreichend erzeugt werden. Im Ergebnis wird eine Vormischung durch die Verteilung der Mischung, durch verbleibende Verwirbelung nach dem Spülen bei mittleren und hohen Drehzahlen sicher ausgeführt.
  • Der Einspritzfluss (X) ändert nach dem Treffen des Kolbens (26) seine Richtung in Richtung des oberen Teiles des Zylinders. In Fig. 12(b) ist (F3) die Auslaßströmung. Die Hauptspülströmungen (F1) kommen von den Hauptspülöffnungen (41a1) an beiden Seiten, drehen sich ringsum und gehen zu der Auslaßöffnung (44). Die Unter- Spülströmung (F2) kommt von der Unter- Spülöffnung (41b1). Die Einspritzflüsse (X) und (Y), selbst wenn sie durch die Hauptspülströmungen (F1) und die Unterspülströmung (F2) gestört werden, werden nicht veranlaßt, die Auslaßöffnung (44) früher zu erreichen. Im Ergebnis wird Durchblasen verhindert. Ein Tandemfluß (F4), gezeigt in den Fig. 12(c) und 12(d), verbleibt in der Brennkammer (29) und trägt bei, die Mischung gleichmäßig zu bilden.
  • Wie in Fig. 13 gezeigt ist der Einspritzer (61) in der Hälfte der Zylinderseitenwand (22a), der Auslaßöffnung (44) gegenüberliegend, angeordnet. Dies bedeutet, der Einspritzer (61) ist auf der gleichen Seite der Mittelebene (13) angeordnet, wie die Unterspülöffnung (41 b1). Wie in Fig. 14 gezeigt, ist der Einspritzer (61) mit einem Einspritzerkanal (361a) versehen, und einer aufwärts gerichteten Einspritzungsbohrung (361b) und einer abwärts gerichteten Einspritzungsbohrung (361c), die jeweils über oder unter dem Einlaßkanal (361a) angeordnet ist. Die aufwärts gerichtete Einspritzungsbohrung (361b) und die abwärts gerichtete Einspritzungsbohrung (361c) haben kreisförmige Querschnitte, wobei die abwärts gerichteten Einspritzungsbohrung (361c) einen größeren Durchmesser hat, als die aufwärts gerichtete Einspritzungsbohrung (361b). Im Ergebnis ist die Kraftstoffmenge des Einspritzflusses (X), die zum Kolbenkopf gerichtet ist, größer als der abwärts gerichtete Einspritzfluß (Y) des Einspritzers (61). Deshalb verbleibt die Verbrennungswärme auf dem Zylinderkopf (26c) und macht den Zylinderkopf (26c) zu einem heißen Ort, wo die Verdampfung von Kraftstoff des Einspritzflusses, gerichtet zu dem Zylinderkopf (26c), sicherer beschleunigt wird.
  • Die nach unten gerichtete Einspritzungsbohrung (361c) hat einen kreisförmigen Querschnitt. In der Draufsicht von Fig. 13 ist der Winkel (&gamma;) des Einspritzflusses (X) auf &alpha;2 - &alpha;1 gesetzt. Die Fläche, wo der Einspritzfluß (X) den Zylinderkopf (26c) trifft, ist mit (W) gekennzeichnet. Der gesamte Einspritzfluß (X), gerichtet auf den Zylinderkopf (26c), trifft den Zylinderkopf (26c) und die Verdampfung von Kraftstoff des Einspritzflusses, gerichtet zu dem Zylinderkopf (26c), wird sicherer beschleunigt.
  • Das vordere Ende (R1) und das hintere Ende (R2) der Auftrefffläche (W) bewegen sich in Richtung des Einspritzers (61), wenn der Kolben (26) abwärts geht.
  • Übrigens brauchen die Einspritzungsbohrung (361b) und (361c) keinen kreisförmigen Querschnitt zu haben.
  • Fig. 15 zeigt einen Einspritzzeitpunkt des Zweitakt- Brennkraftmotors mit Zündkerzenzündung bei niedriger Belastung im Niedrigdrehzahlbereich. Während die nachfolgende Beschreibung auf den Einspritzzeitpunkt bei niedriger Belastung im Niedrigdrehzahlbereich, gezeigt durch die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 gerichtet ist, ist der Einspritzzeitpunkt des Ausführungsbeispieles, gezeigt in Fig. 6, bei niedriger Belastung im Niedrigdrehzahlbereich derselbe. Wie vorerwähnt, sind bei dem Zweitakt- Brennkraftmotor mit Zündkerzenzündung ein Einspritzer (61) zur Zuführung von Kraftstoff, Spülöffnungen (41a1, 41b1) zum Zuführen Frischluft, und eine Auslaßöffnung (44) zum Auslassen des Abgases an einer die Brennkammer bildenden Wand (22a) angeordnet; eine Zündkerze (30) ist in einem Zylinderkopf (23) angeordnet, die Auslaßöffnung (44) ist nach der Zündung und dem Verbrennungsvorgang unabgedeckt, gefolgt vom Öffnen der Spülöffnungen (41a1, 41b1), um den Gasaustausch zu starten, beide Öffnungen werden abgedeckt, um den Gasaustausch zu beenden, Kraftstoff wird von dem Einspritzer (61) in die Brennkammer (29) eingespritzt, während des oder nach dem Gasaustausch, um die Mischung in der Brennkammer (29) zu erzeugen, und die Verbrennung wird mit einem mit einer Zündkerze (30) erzeugten Funken gestartet.
  • Die Fig. 15(a) zeigt Zündung und Einspritzzeitpunkte. Die Fig. 15(b) zeigt den mittleren Druck in dem Zylinder (16), der in Abhängigkeit von dem Einspritzzeitpunkt zunimmt. In diesem Ausführungsbeispiel wird unter der Annahme eines Taktes als die Zeitdauer (T1) vom Öffnen und Schließen bis zum nächsten Öffnen der Auslaßöffnung (44) vorgesehen, daß das Einspritzen zumindest für einen Takt nach einer Einspritzung gestoppt wird. Da Fehlzündung ohne das Zuführen von Kraftstoff auftritt, wird Ausblasen während der Fehlzündung verhindert. Außerdem wird der Betrag von verbleiben Abgas durch Gasaustausch während der Fehlzündung vermindert.
  • Da es vorgesehen ist, intermittierende Kraftstoffzuführung und Stillstandseinspritzung für bestimmte vier Takte möglich zu machen, um die Kraftstoffzuführung für die Dauer der bestimmten Anzahl von Takten zu vermindern oder zu stoppen, wird der Betrag des verbleibenden Abgases sicher vermindert, um den Kraftstoff, wann immer er eingespritzt ist, sicher zu zünden.
  • Da es auch vorgesehen ist, nur für die bestimmten Takte einzuspritzen, und ein Einspritzmuster mit der bestimmten Anzahl von Takten kontinuierlich regelmäßig ausgeführt wird, wird die Umdrehung der Brennkraftmaschine regelmäßig gemacht. Im Ergebnis werden Probleme, wie z. B. ungünstige Wirkungen auf die Belastung und starke Vibration von Lagerteilen des Antriebssystems des Motors auf die Last verhindert.
  • Da dieses Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, um die Zündung bei jedem Takt (T1) in der Hochdrehzahlzone auszuführen, wenn die Motordrehzahl nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, kann eine große Ausgangsleistung in einer stabilen Weise erhalten werden.
  • Die Einspritzung wird, wie in Fig. 11 gezeigt, bei einem Kurbelwinkel ausgeführt, nachdem der Kolben (26, 245) die Einspritzer- Montageposition passiert hat und bevor er den oberen Totpunkt erreicht, oder bei geringen Drehzahlen bei oder unmittelbar nach dem oberen Totpunkt.
  • Alternativ kann es, wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet sein, daß der Einspritzer (500) so angeordnet ist, daß er dem Spülkanal (41b) zugewandt zu sein, und die Kraftstoffeinspritzung wird bei jedem Takt bei hohen Drehzahlen und/3oder hohen Belastungen in den Spülkanal (41b) vorgenommen, oder nur, wenn die Spülöffnung (41b1) bei niedrigen Drehzahlen nicht abgedeckt ist in den Spülkanal (41b).
  • Der Grund ist, daß die folgenden Punkte dieselben wie bei anderen Ausführungsbeispielen sind: Kraftstoff, eingespritzt in den Spülkanal (41b), bewegt sich fort, mit der Spülströmung und wird von der Spülöffnung (41b1) zu der Brennkammer, ohne in Richtung der Kurbelkammer (19a) zurückzufließen, zugeführt. Spülung und Ausstoß werden nicht mit frischer Luft vorgenommen, die Kraftstoff enthält, der in Richtung der Kurbelkammer (19a) zurückgeflossen ist. Der Kraftstoffverbrauch kann reduziert werden. Die Menge von restlichem Gas in dem Einspritztakt wird sicher vermindert. Hier kann der Einspritzer (500) natürlich so angeordnet werden, daß er dem Spülkanal (41a) als eine Selbstverständlichkeit zugewandt ist.
  • Alternativ, anders als in dem obigen Ausführungsbeispiel, in dem Funken mit der Zündkerze (30, 249) in beiden Takten erzeugt werden, kann es angeordnet werden, daß die Funken nicht in dem Fehlzündungstakt erzeugt werden, in dem keine Verbrennung auftritt, weil kein Kraftstoff eingespritzt wird.
  • Wie oben beschrieben, wird bei niedrigen Drehzahlen nach einer Einspritzung zumindest eine Einspritzung des nächsten Taktes unterbrochen, wobei dieser eine Takt angenommen wird von dem Nichtabdecken und Abdecken bis zu der nächsten Öffnung der Auslaßöffnung, so daß die Kraftstoffeinspritzung unregelmäßig gemacht wird, Fehlzündung veranlaßt wird, während die Kraftstoffzuführung gestoppt ist, und Ausblasen während der Fehlzündung verhindert wird. Die Rest- Abgasmenge wird vermindert.
  • Da außerdem die Einspritzung für eine bestimmte Anzahl von Takten nach einer Einspritzung gestoppt werden kann, wird die Kraftstoffzuführung für eine bestimmte Anzahl von Takten vermindert oder gestoppt, um sicher die Menge von Rest- Abgas zu vermindern und um es möglich zu machen die Verbrennung zu starten, wann immer Kraftstoff eingespritzt und gezündet wird.
  • Außerdem, da ein Einspritzmuster nur mit einer bestimmten Anzahl von Takten, in denen Kraftstoff eingespritzt wird, ausgeführt wird, um kontinuierlich aufzutreten, setzt sich das Einspritzmuster regelmäßig fort, um die Umdrehung des Brennkraftmotors regelmäßig zu machen. Im Ergebnis werden Probleme, wie z. B. nachteilige Wirkungen auf die Belastung und starke Vibration der Lagerteile des Antriebssystems des Motors zu der Last verhindert.
  • Außerdem noch, da die Einspritzung bei jedem Takt in der Hochdrehzahlzone gemacht werden kann, wo die Motordrehzahl nicht geringer ist als ein bestimmter Wert ist und/oder in einer Hochlastzone, kann eine große Ausgangsleistung in einer stabilen Weise erhalten werden.

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine (10) vom Zweitakt- Typ mit zumindest einem Zylinder (16), abgedeckt mit einem Zylinderkopf (23), und der einen gleitbar hin- und hergehenden Kolben (26) aufnimmt, verbunden über eine Pleuelstange (27) mit einer Kurbelwelle (20), die in einer Kurbelkammer (19a) angeordnet ist, wobei der Zylinder (16), der Kolben (26) und der Zylinderkopf (23) eine Brennkammer (29) begrenzen, außerdem einen Spülkanal (41), einen Auslaßkanal (43) und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (61) zum Einspritzen von Kraftstoff (59) in den Zylinder (16), eine Steuervorrichtung (73), vorgesehen um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (61) zu steuern, derart, daß wenigstens während eines niedrigen Lastbereiches des Motors (10) die Einspritzung des Kraftstoffes in jeden einzelnen Zylinder zumindest während einer Umdrehung der Kurbelwelle (20) unterbrochen wird, wobei der Kolben (26; 245) zumindest eine Ringnut (26a, 26b) zum Aufnehmen von zumindest einem Kolbenring (521, 522) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffeinspritzer (61; 264) angeordnet ist innerhalb einer Zylinderseitenwand (22a; 243a) in einem Abstand A zu einem oberen Ende (22b) eines Zylinderkörpers (22; 243) angeordnet ist, und daß dadurch die folgende Ungleichung erfüllt ist: RS < A < 0.3L, wobei RS ein zweiter Abstand zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinderkörpers (22, 243) und dem unteren Ende der Ringnut (26a, 26b) des Kolbens (26; 245) ist, wenn er in der oberen Totpunktposition ist und L ein dritter Abstand ist zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinderkörpers (22; 243) und dem oberen Umfang des Kolbens (26; 245), wenn er in der unteren Totpunktposition ist, wobei die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird durch eine nach oben gerichtete Einspritzbohrung (361b) und eine einzige, nach unten gerichtete Einspritzbohrung (361c), wobei die nach oben gerichtete Bohrung (361b) kleiner als die nach unten gerichtete Einspritzbohrung (361c) ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzer (61; 264) ein elektromagnetischer Einspritzer ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Motorsteuervorrichtung (73; 257) zum Steuern des Einspritzers (61 : 264) auf der Grundlage der erfaßten Motorbetriebsbedingungen.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebsbedingungen eine oder eine Kombination von einem Kurbelwinkel, einem Kurbelgehäuseinnendruck, einem Zylinderinnendruck, Klopfen des Motors, Einlaßlufttemperatur einer Drosselöffnung, ein Einlaßdruck, eine Zylindertemperatur, ein Atmosphärendruck, eine Kühlmitteltemperatur oder einer Motordrehzahl ist.
5. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, aufweisend zumindest eine Auslaßöffnung (44; 254) und zumindest eine Spülöffnung (41b1), die einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Abstand ES zwischen dem oberen Ende (22b) des Zylinderkörpers (22; 243) und der Auslaßöffnung (44; 254) die folgende Ungleichung erfüllt:
0.35 ES < A < 0,65 ES
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzer (61; 264) gegenüber der Auslaßöffnung (44; 254) oder gegenüber der Spülöffnung (41b1) angeordnet ist.
7. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (a1, a2) der Einspritzströmung (X) von der unteren Einspritzbohrung (361c) in Bezug zu einer Ebene (L2) quer zu der Zylinderachse größer sind, als ein Winkel (a X) der Querebene (L2) und einer Linie, die den Einspritzer (61; 264) mit der oberen Kante der Auslaßöffnung (44; 254), benachbart zu dem Zylinderkopf (23; 224), verbindet.
8. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei aufeinanderfolgende Umdrehungen der Kurbelwelle (20) die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen werden kann.
9. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (73) vorgesehen ist, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (61) zu steuern, so daß die Kraftstoffeinspritzung entsprechend eines Musters unterbrochen werden kann.
10. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (73) vorgesehen ist, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (61) derart zu steuern, so daß Kraftstoff (59) während jeder Umdrehung der Kurbelweile (20) während eines hohen Umdrehungsbereiches der Kurbelwelle, wo die Umdrehung der Kurbelwelle nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, eingespritzt werden kann, und/oder während eines Hochlastbereiches eingespritzt werden kann.
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