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DE69816141T2 - Viertaktbrennkraftmaschine - Google Patents

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DE69816141T2
DE69816141T2 DE69816141T DE69816141T DE69816141T2 DE 69816141 T2 DE69816141 T2 DE 69816141T2 DE 69816141 T DE69816141 T DE 69816141T DE 69816141 T DE69816141 T DE 69816141T DE 69816141 T2 DE69816141 T2 DE 69816141T2
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DE
Germany
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valve
throttle valve
throttle
air intake
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69816141T
Other languages
English (en)
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DE69816141D1 (de
Inventor
Takeshi Iwata-Shi Ito
Kenji Iwata-Shi Mori
Toshiharu Iwata-Shi Hanajima
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from JP9018552A external-priority patent/JPH10212980A/ja
Priority claimed from JP03085697A external-priority patent/JP3715059B2/ja
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Publication of DE69816141D1 publication Critical patent/DE69816141D1/de
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Publication of DE69816141T2 publication Critical patent/DE69816141T2/de
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Description

  • Feld der Technologie
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Viertaktmotoren, und besonders Verbesserungen in ihren Einlass- und Auslasssystemen, welche das Reinigen der Abgase fördern, ohne dass die Motorleistung verringert wird.
  • Stand der Technik
  • In der Vergangenheit war ein Mittel, das für das Erreichen höherer Ausgangsleistung in Viertaktmotoren verwendet wurde, das Einstellen eines großen Überlappungsintervals, während dessen sowohl das/die Auslassventile) als auch das/die Lufteinlassventile) offen sind (im Folgenden als "Überlappung" abgekürzt). Dies vergrößert das Lufteinlassvolumen im Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich.
  • Probleme, die in dieser Erfindung zu lösen sind
  • Wenn jedoch ein großes Überlappungsintervall in einem Motor eingestellt ist, ist es notwendig, den Motor in einem fetten Zustand zu betreiben, wobei das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in einer großen Konzentration ist, die fetter ist als das theoretische Luft/Kraftstoffverhältnis (λ = 1), um stabilen Motorbetrieb zu erreichen, besonders im Niedriggeschwindigkeitsbereich wie dem Leerlauf.
  • Andererseits ist es notwendig, Motoren bei ihrem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben, wenn die Abgase mit einem Dreiwege-Katalysator gereinigt werden. Dementsprechend ist es in Motoren, bei denen der O2-Sensor eine Regelung für das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis vorsieht, und in Fällen, in denen Abgasreinigung ebenfalls berücksichtigt wird, bei der Notwendigkeit eines weiten Bereichs stabilen Betriebs bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis schwierig, die angeführte Überlappung zu vergrößern, falls ein weiter Bereich stabilen Motorbetriebs zu erreichen ist. Der gegenwärtige Zustand der Diskussion ist, dass es schwierig ist, gleichzeitig eine hohe Ausgangsleistung und eine effiziente Abgasreinigung zu erreichen.
  • Es ist möglich, einen Apparat mit variabler Ventilzeitsteuerung zu verwenden, um die angeführte Überlappung in dem angegebenen Niedriggeschwindigkeitsbetriebsbereich zu verkürzen, und dadurch stabilen Betrieb in dem angegebenen Niedriggeschwindigkeitsbetriebsbereich bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Jedoch kompliziert diese Art von Apparat mit variabler Ventilzeitsteuerung die Motorstruktur und macht ihn größer und teurer.
  • Nach dem Stand der Technik gibt es verschiedene Vorschläge zum Erreichen von stabilen Motorleerlaufbedingungen. In U.S. 4,512,311 wird ein Viertaktmotor offengelegt, der ein Drosselklappenventil umfasst, das in dem Lufteinlassweg angeordnet ist. Dieses Drosselklappenventil kann mittels eines Verbindungssystems in Verbindung mit einem Hauptdrosselklappenventil des Viertaktmotors betrieben werden, so dass die Drosselklappenventile des Viertaktmotors in einer im Wesentlichen geschlossenen Position sind, wenn das Hauptdrosselklappenventil in einer geschlossenen oder Leerlaufposition ist. Dies verhindert, dass Abgase bei niedrigen Geschwindigkeiten in den Lufteinlassweg zurückströmen, wenn beide, Lufteinlass- und Abgasventile, gleichzeitig offen sind.
  • In U.S. 4,622,931 wird ein Verteiler offengelegt, durch den Luft in den Motor strömt, wobei der Verteiler lange Einlasszüge hat, die mit Ventilen am stromabwärtigen Ende der Züge ausgerüstet sind, um den Luftstrom zu steuern, der für einen Zylinderkopf des Viertaktmotors geschlossen ist. Für die Umleitung um jene Ventile ist ein Umleitungsweg vorgesehen, der zulässt, dass Luft in für den Motorleerlauf ausreichendem Maß zum Zylinderkopf kommt. Mit dieser Maßnahme kann das Zurückströmen von Abgasen in den Lufteinlassweg während des Motorleerlaufs verhindert werden.
  • In der Patentzusammenfassung von Japan, Band 008, Nr. 258 vom 27. November 1994 (JP 59131724A) wird ein Ausgleichsbehälter mit variablem Volumen offengelegt, der zwischen einem Drosselklappenventil und dem Lufteinlassventil eines Viertaktmotors vorgesehen ist.
  • Das Volumen des Ausgleichsbehälters wird im Fall eines Unterdrucks innerhalb des Behälters verringert. Die Verringerung des Volumens des Ausgleichsbehälters wird durch einen Kolben erreicht, der innerhalb des Ausgleichsbehälters angeordnet ist, der mit einer Vorspannungseinrichtung versehen ist, welche den Kolben in der Nähe der Wand des Ausgleichsbehälters hält und eine Bewegung des Kolbens für die Verringerung des Volumens des Ausgleichsbehälters weg von dem äußeren Umfang des Ausgleichsbehälters im Fall eines Unterdrucks in dem Ausgleichsbehälter zulässt.
  • Schließlich wird in U.S. 5,063,899 ein Lufteinlasssystem für einen vielzylindrigen Viertaktverbrennungsmotor offengelegt. Das Lufteinlasssystem hat einen Lufteinlassverteiler, der getrennte Einlasszüge für jeden Zylinder vorsieht, wobei jeder Einlasszug mit einem Drosselklappenventil versehen ist. Stromabwärts von dem Drosselklappenventil und nahe der Ansaugöffnung eines jeden Zylinders ist ein Auslass eines Umleitungswegs vorgesehen, der von einer zentralen Lufteinlassführung stromaufwärts eines Hauptdrosselklappenventils abzweigt, welches stromaufwärts vom Einlassverteiler angeordnet ist. Eine Steuerung steuert die eingelassene Luft, die tatsächlich in den Zylinder eingebracht wird, durch Betätigen der Drosselklappenventile, um in einem Niederlastbereich des Motors stärker herunter zu drosseln als das Hauptdrosselklappenventil.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen Viertaktmotor vorzusehen, der stabilen Betrieb bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zulässt, was zu einer Verbesserung der Ausgangsleistung des Motors führt.
  • Die erfinderische Lösung des oben dargestellten Problems wird durch den unabhängigen Apparateanspruch 1 identifiziert. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen vorgestellt.
  • Effekte der Erfindung
  • Da das Verhältnis zwischen dem Überlappungsintervall und dem Volumenverhältnis eingestellt ist, um eine konstante Beziehung einzuhalten, wobei das Volumenverhältnis auf der Basis des Überlappungsintervalls eingestellt ist, oder wobei das Überlappungsintervall auf der Basis des Volumenverhältnisses eingestellt ist, ist es möglich, einen stabilen Motorleerlauf zu erreichen, selbst in Fällen, in denen z. B. das Überlappungsintervall ausgeweitet wurde, um die Motorleistung durch eine geeignete Einstellung des Volumenverhältnisses zu verbessern. Durch Anpassen des Volumenverhältnisses auf der Basis des Überlappungsintervalls kann ein stabiler Motorleerlauf unter Verwendung eines Luft-/Kraftstoff-Verhältnisbereichs von einer etwas reichen bis zu einer mageren Grenze erreicht werden. Der erfinderische Entwurf eines Viertaktmotors ist besonders geeignet für das Erreichen eines stabilen Motorleerlaufs bei einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze. Insbesondere kann ein stabiler Motorleerlauf bei einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze erreicht werden, das magerer als das theoretische Verhältnis ist, durch Einstellen des Volumenverhältnisses auf der Basis des Überlappungsintervalls. Deshalb wird ein stabiler Motorbetrieb bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis effektiv ermöglicht und die Motorleistung wird verbessert, während effiziente Abgasreinigung mit einem Dreiwege-Katalysator vorgesehen wird.
  • Nach der Erfindung ist das Volumenverhältnis des Kanalvolumens zu dem Hubvolumen auf 0,25 bis 0,45 eingestellt, so dass selbst dann, wenn z. B. ein großes Überlappungsintervall zur Verbesserung der Motorleistung eingestellt ist, es möglich ist, die EGR-Rate zu verringern und bei einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze zu arbeiten, was auf der mageren Seite des theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses liegt. Dieser Entwurf ermöglicht stabilen Betrieb bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, was zu einer Verbesserung der Motorleistung führt, während effiziente Abgasreinigung durch den Dreiwege-Katalysator verwirklicht wird.
  • Das Einstellen des angegebenen Volumenverhältnisses auf 0,25 bis 0,45 nach der Spezifikation in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Einstellen des Überlappungsintervalls auf einen Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Bereichs von 30° bis 140°. Dies macht es möglich, ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze einzustellen, welche magerer als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis ist, was das Reinigen der Abgase durch den Dreiwege-Katalysator erleichtert.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor ausgerüstet mit einem Apparat für ein variables Kanalvolumen, welcher das oben genannte Volumenverhältnis entsprechend dem Betriebszustand des Motor verändert. Dies ermöglicht es z. B., das Volumenverhältnis zu minimieren und bei einer hohen Auto-EGR-Rate zu arbeiten, während stabiler Leerlauf erreicht wird, wobei das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze fetter als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis ist. Dieses Volumenverhältnis kann dann mit höherer Motordrehzahl und Motorlast vergrößert werden, so dass das Volumenverhältnis auf der Basis des Betriebszustands des Motors eingestellt werden kann. Durch Ausweitung ist es dadurch möglich, das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze zu erreichen und die Motorleistung zu verbessern, während die Reinigung der Abgase sichergestellt wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor ausgerüstet mit einem Apparat für variable Ventilzeitsteuerung, der das vorgenannte Überlappungsintervall auf der Basis des Betriebszustands des Motors verändert. Dies ermöglicht es, die Überlappung zu minimieren, wenn der Motor im Leerlauf ist, um das Arbeiten auf der mageren Seite des oben angeführten Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses an der mageren Grenze sicherzustellen.
  • Ferner liegen die Kraftstoffeinspritzventile an der stromaufwärtigen Seite des Drosselklappenventils in jeder der Lufteinlasszüge, so dass es selbst in den Fällen, in denen das Drosselklappenventil in enger Nachbarschaft zu der Lufteinlassventilöffnung angeordnet ist, um ein kleines Volumenverhältnis zu erreichen, immer noch möglich ist, den Betrag des Abstands zu erhalten, der für die Positionierung der Kraftstoffeinspritzventile erforderlich ist. Falls man versuchen würde, das Kraftstoffeinspritzventil wie in konventionellen Motoren stromabwärts von dem Drosselklappenventil anzuordnen, würde das übrigens das oben angeführte Kanalvolumen vergrößern und es schwierig machen, das oben angeführte Volumenverhältnis zu erreichen.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Drosselklappenventil auf eine Weise positioniert ist, dass der Hauptteil der stromabwärtigen Oberfläche des Drosselklappenventils bei seiner minimalen Öffnungsposition innerhalb des Lufteinlasswegs innerhalb der projizierten Oberfläche des Motors in der Richtung der Zylinderachse liegt, ist es leichter, das oben angeführte Volumenverhältnis zu erreichen als es nach dem Stand der Technik war. "Projizierte Oberfläche" ist die projizierte Oberfläche des Motors insgesamt, vorzugsweise des Zylinderkopfs.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Drehschäfte der oben angeführten Drosselklappenventile positioniert sind, um angenähert mit den oben genannten, stromabwärtigen Oberflächen übereinzustimmen, wobei die Drosselklappenantriebsschäfte parallel zu den oben angeführten Drehschäften der Drosselklappenventile und dazwischen liegen, und wobei die Drosselklappenantriebsschäfte und die Drehschäfte der Drosselklappenventile miteinander mittels eines Verbindungsapparats verbunden sind, ist es leicht, eine spezifische Struktur für die Drosselklappenantriebsschäfte zu erreichen, die nicht für den Motor störend ist.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die oben angeführte stromabwärtige Oberfläche stromabwärts und weg von den oben angeführten Drehschäften der Drosselklappenventile positioniert sind, und die Drosselklappenantriebsschäfte entlang derselben geraden Linie positioniert sind wie die oben angeführten Drehschäfte der Drosselklappenventile, ist es leicht, eine spezifische Struktur für die Drosselklappenantriebsschäfte zu erreichen, die nicht für den Motor störend ist.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Drosselklappenöffnungssensor an dem Drehschaft des oben angeführten Drosselklappenventils montiert ist, um die Öffnung des Drosselklappenventils zu erkennen, ist es möglich, die Öffnung des Drosselklappenventils direkt zu erkennen, ohne dass ein Fehler durch indirektes Erkennen durch einen Verbindungsmechanismus u. s. w. eingeführt wird.
  • Da ferner ein Anschlag am Drehschaft bei minimaler Öffnung des Drosselklappenventils ausgebildet ist, ist es möglich, die minimale Öffnung präzise einzustellen, was wichtig ist für die Einstellung des Leerlaufs durch das Drosselklappenventil. Zusätzlich verhindert die Ausbildung eines Anschlags der Drehachse des Drosselklappenventils im voll geöffneten Zustand eine Beschädigung des Drosselklappenventils bei einem Überdrehen, selbst wenn der Bediener eine große Kraft zum Öffnen des Drosselklappenventils anwendet.
  • Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Motor mit einem dynamischen Ventilapparat der seitlichen Nockenwellenkette ausgerüstet ist, kann durch Plazieren des Drosselklappenöffnungssensors an der anderen Seite gegenüber der Nockenwellenkette und des oben angeführten Drosselklappenantriebsschafts auf der Seite der Nockenwellenkette, bei einer Drehachse der Drosselklappe und einem separaten Antriebsschaft der Drosselklappenantriebsschaft mit dem Drosselklappenöffnungssensor und anderen Teilen verwendet werden, um die Drosselklappenöffnung unter Verwendung dieser rechts und links ausgeglichenen Montage mit großer Genauigkeit zu erkennen.
  • Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Motor mit einem dynamischen Ventilsystem der zentrierten Nockenwellenkette ausgerüstet ist, ist es bei Verwendung eines von dem Antriebsschaft getrennten Drehschafts des Drosselklappenventils möglich, den Drehschaft angenähert in der Mitte zwischen seiner Länge zu positionieren, um eine gut ausgeglichene Übertragung des Drehantriebs von dem Drehschaft zu den verschiedenen Drosselklappenventilen zu erreichen und das Öffnen und Schließen der verschiedenen Drosselklappenventile besser zu synchronisieren.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Leerlauflufteinstellungsweg in der Decke eines jeden Lufteinlasswegs ausgebildet ist, um das oben angeführte Drosselklappenventil zu umgehen, wird verhindert, dass der durch das oben angeführte Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoff in den Leerlauflufteinstellungsweg eindringt, wodurch ein stabilerer Leerlauf ermöglicht wird.
  • Da nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der von jedem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoff auf das voll geöffnete Drosselklappenventil auftrifft, kann eine gute Luft/Kraftstoffmischung erreicht werden.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung werden Erkennungen durchgeführt, die zulassen, dass zwischen extremen Betriebsbedingungen ohne Last (Hochdrehen des Motors ohne Last) und extremen Betriebsbedingungen unter Last (schnelles Beschleunigen) unterschieden wird, und weil die Kraftstoffeinspritzbedingungen eingestellt werden, um so zwi schen den extremen Betriebsbedingungen ohne Last und den extremen Betriebsbedingungen unter Last zu unterscheiden, ist es möglich, eine Steuerung auszuführen selbst unter der speziellen Bedingung eines extremen Betriebs ohne Last, und eine übergroße Empfindlichkeit des Drosselklappenventils aufgrund des großen Lufteinlassvolumens zu verhindern, wie auch breite Abweichungen in der Menge des Kraftstoffs zu verhindern, der an der Innenfläche des Lufteinlasswegs haftet oder dort verdampft, und dadurch wird das Aussetzen der Zündung während eines Hochdrehens des Motors ohne Last verhindert und der Verlust des Betriebsgefühls für den Motor vermieden.
  • Kurze Erläuterung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Teilschnittseitendarstellung einer Viertaktmotorausführungsform dieser Erfindung für die Montage in einem Motorrad.
  • 2 ist eine Schnittseitendarstellung des Lufteinlassöffnungsbereichs des oben angeführten Motors.
  • 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 2.
  • 4 ist eine Gesamtkomponentendarstellung des oben angeführten Motors.
  • 5 ist eine Graphik für die Erläuterung der Betriebseffekte des oben angeführten Motors hinsichtlich der Ventilüberlappung O/L und des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses an der mageren Grenze.
  • 6 ist eine Graphik für die Erläuterung der Betriebseffekte des oben angeführten Motors hinsichtlich des Verhältnisses von Kanalvolumen zu Hubvolumen und des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses an der mageren Grenze.
  • 7 ist eine Graphik für die Erläuterung der Betriebseffekte des oben angeführten Motors hinsichtlich des Verhältnisses von Kanalvolumen zu Hubvolumen und der Ventilüberlappung O/L.
  • 8 ist eine Graphik für die Erläuterung der Betriebseffekte des oben angeführten Motors hinsichtlich des Volumenverhältnisses und der EGR-Rate.
  • 9 ist eine Graphik für die Erläuterung der Betriebseffekte des oben angeführten Motors hinsichtlich des Volumenverhältnisses und der EGR-Rate.
  • 10 ist eine Schnittseitendarstellung einer modifizierten Ausführungsform, welche das oben angeführte Drosselklappenventil, die Struktur des Kraftstoffeinspritzventils und ihre Positionen zeigt.
  • 11 ist eine Schnittseitendarstellung einer modifizierten Ausführungsform, welche das oben angeführte Drosselklappenventil, die Struktur des Kraftstoffeinspritzventils und ihre Positionen zeigt.
  • 12 ist eine Schnittseitendarstellung einer modifizierten Ausführungsform, welche das oben angeführte Drosselklappenventil, die Struktur des Kraftstoffeinspritzventils und ihre Positionen zeigt.
  • 13 ist eine Schnittseitendarstellung einer modifizierten Ausführungsform, welche das oben angeführte Drosselklappenventil, die Struktur des Kraftstoffeinspritzventils und ihre Positionen zeigt.
  • 14 ist eine Schnittseitendarstellung einer modifizierten Ausführungsform, welche das oben angeführte Drosselklappenventil, die Struktur des Kraftstoffeinspritzventils und ihre Positionen zeigt.
  • 15 ist eine Darstellung der linken Seite einer ersten Ausführungsform des Viertaktmotors dieser Erfindung, welche in einem Motorrad montiert ist.
  • 16 ist eine Schnittdarstellung der rechten Seite des Lufteinlassöffnungsbereichs des oben angeführten Motors.
  • 17 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 16.
  • 18 ist eine Aufsichtdarstellung des Motors, wobei die Kopfabdeckung entfernt ist.
  • 19 ist eine Darstellung des Drosselklappenventilkörpers des oben angeführten Motors entlang des Pfeils V von 16.
  • 20 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI von 19.
  • 21 ist ein Blockdiagramm der Betriebssteuerungseinheit des oben angeführten Motors.
  • 22 ist eine Schnittdarstellung der rechten Seite des Lufteinlassöffnungsbereichs einer zweiten Ausführungsform des Viertaktmotors nach dieser Erfindung.
  • 23 ist eine Aufsichtdarstellung des oben angeführten Motors, wobei die Kopfabdeckung entfernt ist.
  • 24 ist eine Schnittdarstellung der Rückseite des Drosselklappenventilbereichs des oben angeführten Motors.
  • 25 ist eine Schnittseitendarstellung einer dritten Ausführungsform eines Motors nach dieser Erfindung.
  • 26 ist eine Darstellung der linken Seite einer vierten Ausführungsform eines Motors nach dieser Erfindung.
  • 27 ist eine Schnittdarstellung der linken Seite des oben angeführten Motors.
  • 28 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie XIV-XIV von 27.
  • 29 ist eine Aufsichtdarstellung des Drosselklappenventilkörpers des oben angeführten Motors.
  • 30 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie XVI-XVI von 29.
  • Ausführungsform Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 bis 9 beziehen sich auf eine Ausführungsform eines Viertaktmotors nach dieser Erfindung; 1 ist eine Teilschnittseitendarstellung einer Viertaktmotorausführungsform dieser Erfindung; 2 ist eine Schnittseitendarstellung des Lufteinlassöffnungsbereichs; 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 2; und 4 bis 9 sind Graphiken, die für die Erläuterung der Betriebseffekte benutzt werden.
  • In 1 bis 14 stellt das Bezugszeichen 1 einen wassergekühlten Viertaktreihenmotor mit 4 Zylindern und 4 Ventilen für die Verwendung in Motorrädern dar. Der Motor 1 ist auf eine Weise montiert, dass seine Kurbelwelle horizontal in der Querrichtung hinsichtlich des Rahmens des Motorrads angeordnet ist, und dass seine Zylinderachse nach vorn geneigt ist. Das Lufteinlasssystem 2 des Motors umfasst einen Lufteinlassweg 3 und ein Luftfilter 4. Ein Drosselklappenventil 5, das im Folgenden beschrieben wird, ist in dem Lufteinlassweg 3 montiert. Das Abgassystem 6 umfasst einen Abgassammler 7 und ein Auspuffrohr 8; ein Auspuffsteuerungsventil 9, das den Querschnitt des Auspuffwegs variabel steuern kann, ist im Zusammenflussbereich des Abgassammlers 7 montiert. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen O2-Sensor, das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Katalysator und das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Schalldämpfer (4).
  • In dem Motor 1 ist die Gesamtstruktur derart, dass der Zylinderkörper 14 mit der Vorderseite des Kurbelwellengehäuses 13 genutzt wird, welches einen Getriebeapparat enthält; ein Zylinderkopf 15 mit einem Kopfdeckel 16, der oben befestigt ist, ist auf dem Zylinderkörper 14 montiert. Die Kolben 17 sind gleitfähig in den Zylinderbohrungen 14a des oben angegebenen Zylinderkörpers 14 eingesetzt, und die Kolben 17 sind mit Pleuelstangen 18 mit der Kurbelwelle 19 verbunden.
  • Es gibt vier Verbrennungskammeraushöhlungen 15a, die im Zylinderkopf 15 an der Oberfläche ausgebildet sind, welche an den Zylinderkörper 14 angrenzt. Die Elektroden 20a der Zündkerzen 20 liegen in der Nachbarschaft der inneren, mittleren Oberflächen der Verbrennungskammeraushöhlungen 15a.
  • Es gibt zwei Lufteinlassöffnungen 15b und zwei Auspufföffnungen 15c, welche in die oben angeführten Verbrennungskammeraushöhlungen 15a für jeden Zylinder öffnen. Ein Lufteinlassventil 21 ist in den Lufteinlassöffnungen 15b eines jeden Zylinders montiert, und ein Abgasventil 22 ist in jeder Auspufföffnung 15c montiert ist; diese sind jeweils zur normal geschlossenen Position hin vorgespannt. Die Lufteinlassventile 21 und die Abgasventile 22 werden zum Öffnen und zum Schließen getrieben durch eine Lufteinlassnockenwelle 23 bzw. eine Abgasnockenwelle 24 getrieben.
  • Der Lufteinlassweg 3 des oben angeführten Lufteinlasssystems 2 umfasst zwei Lufteinlassöffnungen 15d, die mit den oben angeführten Lufteinlassöffnungen 15b in dem oben angeführten Zylinderkopf verbinden, einen Drosselklappenkörper 25, der am Zusammenführungspunkt der zwei Lufteinlassöffnungen (ihre externen Verbindungsöffnungen) angeschlossen ist, und das oben angeführte Luftfilter 4, das sich an den Drosselklappenkörper anschließt und mit einer Öffnung zum Lufteinlassrohr 2 ausgerüstet ist.
  • Das oben angeführte Drosselklappenventil 5 ist in dem oben angeführten Drosselklappenkörper 25 montiert. Die axiale Linie des Ventillochs 27a, das in diesem Drosselklappenkörper 25 ausgebildet ist, verläuft parallel zu der oben angeführten Nockenwelle 23. Ein Ventilkörper 27, der einen runden Stab umfasst, ist drehbar in dem Drosselklappenloch 27a eingesetzt. Eine Passageöffnung 27b, die in dem Ventilkörper 27 ausgebildet ist, hat dieselbe Gestalt wie die Innenform des Lufteinlasswegs 25a innerhalb des Drosselklappenkörpers 27, um die Verbindung mit der Lufteinlassöffnung 15d in dem Zylinderkopf 15 zu ermöglichen.
  • Der oben angeführte Ventilkörper 27 hat eine vollständig geöffnete Position, wobei der Bodenbereich 27c und der Deckenbereich 27d der Passageöffnung 27b sich in die Innenseite des konkaven Bodenbereichs 27e erstrecken, welcher in der oberen Wand des Lufteinlasswegs 25a auf eine Weise ausgebildet ist, dass sie eine zusammenhängende Oberfläche mit der inneren Oberfläche des Lufteinlasswegs 25a bilden; und hat eine fast vollständig geschlossene Position, wobei der Boden 27c in den Lufteinlassweg hinein ragt. Die Öffnung wird entsprechend der Beschleunigungsoperation durch den Betreiber gesteuert. Auch dann, wenn der Boden 27c in den Lufteinlassweg hinein ragt, um die Passage zu schließen, ragt der oben angeführte Deckenbereich 27d ebenfalls in den Lufteinlassweg hinein.
  • Ein Kraftstoffeinspritzventil 28 ist ebenfalls in dem Drosselklappenkörper 25 montiert. Der Kraftstoff wird von einer Düse 28a des Kraftstoffeinspritzventils gegen den Spaltbereich t gespritzt, der zwischen der Deckenwandoberfläche des Lufteinlasswegs 25a und dem Boden 27c des Ventilkörpers 27 bei vollständig geschlossener Position liegt.
  • Wenn der oben angeführte Ventilkörper 27 in seine vollständig geschlossene Position gedreht ist, ist die innere Oberfläche des Bodenbereichs 27c (die den Lufteinlassweg bildende Oberfläche) abwärts um einen Winkel Θ zur horizontalen Linie geneigt, wenn der Motor montiert ist. Dies verhindert, dass Kraftstoff sich im Bodenbereich 27c ansammelt, selbst wenn der Ventilkörper 27 vollständig geschlossen ist und Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 28 eingespritzt wird.
  • In der vorliegenden Erfindung wird bei der Montage des Drosselklappenventils 5 der Ventilkörper 27 so positioniert, dass das Volumenverhältnis ε und die Ventilüberlappung O/L bei gleichzeitig geöffnetem Lufteinlassventil 21 und Abgasauslassventil 22 eingestellt werden können, um das magerste Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (Verhältnis mit niedrigster Konzentration) MaxA/F (Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze) zu erreichen.
  • Was hier mit dem Volumenverhältnis ε gemeint ist, ist das Verhältnis Q/V, wo Q das Kanalvolumen pro Zylinder ist, das definiert ist als das Volumen von den oberen Oberflächen des Schirmbereichs der Lufteinlassventile in den Lufteinlassöffnungen 15b der zwei Lufteinlassöffnungen 15d bis zu dem äußeren Oberflächenbereich des Bodenbereichs 27c bei vollständig geschlossener Position, und wo V das Auspuffvolumen pro Zylinder ist, welches das Hubvolumen ist, das durch Multiplizieren des Querschnittsbereichs der Zylinderbohrung 14a mit der Hublänge S ermittelt wird.
  • In diesem Fall wird z. B. die Ventilüberlappung O/L auf der Basis der geforderten Motorleistung eingestellt, und dann kann bei der Ventilüberlappung O/L das Volumenverhältnis ε magerer eingestellt werden als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis bei dem oben angeführten MaxA/F. Die Position des Ventilkörpers 27 wird dann eingestellt auf der Basis des Volumenverhältnisses ε und des Hubvolumens pro Zylinder.
  • Auch ist in der vorliegenden Erfindung die Ventilüberlappung O/L auf 50° und das Volumenverhältnis e auf 0,25 eingestellt.
  • 5 zeigt die Beziehung zwischen der Ventilüberlappung O/L und dem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze MaxA/F, wenn das Volumenverhältnis ε (Verhältnis von Kanalvolumen zu Hubvolumen) 0,56 beträgt. 5 zeigt auch, dass mit zunehmender Ventilüberlappung O/L MaxA/F fetter wird. Wenn z. B. die Ventilüberlappung O/L 20° ist, wird MaxA/F angenähert zu dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (A/F = 14,7); und wenn die Ventilüberlappung O/L größer als 20° ist, dann ist MaxA/F fetter als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.
  • 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis ε (Verhältnis von Kanalvolumen zu Hubvolumen) und dem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze MaxA/F, wenn die Ventilüberlappung O/L 50° beträgt. 6 zeigt auch, dass je größer das oben angeführte Volumenverhältnis e ist, mit anderen Worten: je größer das Kanalvolumen ist, desto fetter ist das MaxA/F ist. Wenn z. B. das Volumenverhältnis ε 0,35 oder größer ist, dann ist MaxA/F fetter als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.
  • 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis ε (Verhältnis von Kanalvolumen zu Hubvolumen) für jedes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze MaxA/F und der Ventilüberlappung O/L. 7 zeigt auch, dass dann, wenn das oben angegebene Volumenverhältnis ε auf 0,45 oder weniger eingestellt ist, während die Ventilüberlappung O/L auf einen relativ hohen Wert eingestellt ist, MaxA/F magerer als das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis sein kann. Stärker wünschenswert sollte in dem Bereich auf der linken Seite der Linie für MaxA/F = 14,7 (schraffierter Bereich) das Volumenverhältnis ε (Verhältnis von Kanalvolumen zu Hubvolumen) auf der Basis der geforderten Ventilüberlappung O/L ausgewählt werden. Die Struktur des Drosselklappenventils 5 in der vorliegenden Ausführungsform verhindert die Einstellung des Volumenverhältnisses ε auf weniger als 0,25, weil ein angemessener Positionierungsraum nicht bereitgestellt werden kann.
  • Der Motor 1 der vorliegenden Erfindung ist auch mit einer ECU 30 ausgerüstet, welche die Menge des eingespritzten Kraftstoffs und den Zündzeitpunkt auf der Basis des Betriebszustands des Motors steuert. Die ECU 30 empfängt eine Reihe von Eingabesignalen einschließlich des Drosselklappenöffnungssignals a, des RPM-(Drehgeschwindigkeit)-Signals b, des Einlasslufttemperatursignals c und des Luft-/Kraftstoff-Verhältnissignals d. Dann bestimmt die ECU 30 die Standardmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs auf der Basis des Drosselklappenöffnungssignals a und des RPM-Signals b, korrigiert das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zum theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis und führt eine Regelung der Menge des von dem Kraftstoffeinspritzventil 28 einzuspritzenden Kraftstoff durch, um das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen.
  • Wenn der Motor 1 dieser Ausführungsform sich im Leerlauf befindet, wird der Ventilkörper 27 des Drosselklappenventils 5 in der vollständig geschlossenen Position gehalten, wie durch die ausgezogenen Linien in 1 und 2 gezeigt. Dementsprechend ist das Volumenverhältnis ε in dem Leerlaufzustand 0,25. Da die Ventilüberlappung O/L 50° beträgt, wie oben beschrieben, ist es aus 7 ferner klar, dass das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Grenze MaxA/F für diese Ausführungsform etwa 15 beträgt, was magerer ist als das theoretische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis. Dementsprechend kann der Motor 1 dieser Ausführungsform stabil mit dem theoretischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis im Leerlauf betrieben werden.
  • In dem Leerlaufbetriebsbereich gibt es hier ein nur geringes Lufteinlassvolumen, was zu einer geringen Fließgeschwindigkeit der in die Verbrennungskammer einströmenden Luft führt, was es schwierig macht, eine gute Verbrennung zu erreichen. In dieser Ausführungsform wird die Einlassluft jedoch durch den Bodenbereich 27c des Ventilkörpers abgelenkt, um durch den Spalt t und entlang der Oberfläche der Deckenwand in axialer Richtung der Zylinderbohrung zu strömen, um so eine relativ hohe Eintrittsgeschwindigkeit in die Zylinderbohrung in senkrechter Richtung zu erzeugen. Dies erzeugt die so genannte Verwirbelungsaktion, die gute Verbrennung ermöglicht.
  • 8 zeigt experimentelle Ergebnisse für die Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis im Niedriglastbereich und der Auto-EGR-Rate, wenn die Ventilüberlappung O/L 50° beträgt. Aus 8 ist zu erkennen, dass in dem Niedriglastbereich, in dem das Drosselklappenventil nach dem Betrieb im Leerlaufbereich geöffnet worden ist, die Auto-EGR-Rate unter 4% bleibt, selbst wenn das Volumenverhältnis über 0,45 ansteigt, wodurch stabiler Betrieb mög lich wird.
  • In der oben angeführten Ausführungsform wurde das Drosselklappenventil beschrieben als ein runder Stab, der in der Lufteinlasswegöffnung montiert ist, aber das Drosselklappenventil kann die in 10 bis 12 gezeigten Strukturen annehmen. In diesen Fällen sollte die Positionierung des Drosselklappenventils 31 derart sein, dass das Volumenverhältnis ε (das Volumen Q von dem Lufteinlassventil der Lufteinlassöffnung 15d bis zum Drosselklappenventil 31/das Hubvolumen V) im Bereich von 0,25 bis 0,45 eingestellt werden könnte.
  • Es ist möglich eine Anzahl von Schemata für die Positionierung des Kraftstoffeinspritzventils 28 und für die Einspritzposition anzunehmen. 10 zeigt den Fall, in dem das Kraftstoffeinspritzventil 28 stromaufwärts von dem Drosselklappenventil 31 montiert ist und der Kraftstoff durch den Spalt zwischen dem Drosselklappenventil 31 und der Deckenfläche des Lufteinlasswegs eingespritzt wird. 11 zeigt das Kraftstoffeinspritzventil 28 in einer Position stromabwärts von dem Drosselklappenventil 31 und eine Einspritzung von Kraftstoff gegen die Deckenfläche der Lufteinlassöffnung 15d. 12 zeigt das Kraftstoffeinspritzventil 28 in einer Position in großer Nähe zum Drosselklappenventil 31 und eine Einspritzung von Kraftstoff gegen die obere Schirmfläche des Lufteinlassventils 21.
  • 13 zeigt die Position eines Gleitventils 32 stromabwärts von dem Drosselklappenventil 31, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 28 in großer Nähe zu dem Gleitventil in der Deckenseite des Lufteinlasswegs montiert ist und eine Einspritzung von Kraftstoff gegen die obere Schirmfläche des Lufteinlassventils 21.
  • Das in 13 gezeigte Beispiel macht es im Wesentlichen möglich, das Volumenverhältnis ε zu verändern. D. h., wenn das Gleitventil 32 vollständig geschlossen ist, wird das Volumen zwischen dem Gleitventil 32 der Lufteinlassöffnung 15d und dem Lufteinlassventil 21 zu dem Kanalvolumen Q, und das oben angeführte Volumenverhältnis ε nimmt seinen Minimalwert an. Falls andererseits das Gleitventil 32 vollständig geöffnet ist, wird das Volumen zwischen dem Drosselklappenventil 32 der Lufteinlassöffnung 15d und dem Lufteinlassventil 21 zu dem Kanalvolumen Q. Dementsprechend nimmt das oben angeführte Volumenver hältnis ε seinen Maximalwert an. Bei dazwischen liegenden Öffnungen des Gleitventils 32 nimmt das Volumenverhältnis ε einen Zwischenwert zwischen dem oben angeführten Minimalwert und dem Maximalwert an.
  • 14 zeigt ein anderes Beispiel eines variablen Volumenverhältnisses ε. In diesem Beispiel ist ein variables Volumenventil 33, das aus einem Rundstab hergestellt ist, drehbar in die Lufteinlassöffnung 15d in Richtung der Kurbelwelle eingesetzt. Dieser variable Volumenbereich 33a in dem variablen Volumenventil 33 wird hergestellt durch Einkerben des Rundstabs derart, dass die Kerbform dieselbe ist wie die Form der inneren Oberfläche des Lufteinlasswegs. Der variable Bereich 33a ist in der Bodenwand der Lufteinlassöffnung 15d versenkt und die Drehung des Ventils ermöglicht einen maximalen Betrag der Luftströmung, wenn die Kerbe auf den Lufteinlassweg ausgerichtet ist, und einen minimalen Betrag der Luftströmung, wenn sie gedreht ist, um in den Lufteinlassweg hinein zu ragen.
  • Wenn das variable Volumenventil 33 gedreht ist, um mit dem variablen Bereich 33a in den Lufteinlassweg hinein zu ragen, ist das Kanalvolumen um einen Betrag reduziert, der mit dem variablen Bereich 33a korrespondiert, und dementsprechend ist dann das oben angegebenen Volumenverhältnis e auf seinem Minimalwert. Wenn andererseits das variable Volumenventil 33 gedreht ist, so dass der variable Bereich 33a in der Konkaven 15f versenkt ist, ist das Kanalvolumen auf seinem Maximalwert, wie es auch das oben angegebenen Volumenverhältnis e ist. Bei dazwischen liegenden Drehwinkeln für das variable Volumenventil 33 ist das Volumenverhältnis ε auf einem Wert, der zwischen dem oben angegebenen Minimalwert und dem Maximalwert liegt.
  • Ferner wird es durch Ausrüstung des oben angegebenen Lufteinlassventils 21 und des Auspuffventils 22 mit einem variablen Ventilzeitsteuerungsapparat möglich, das Luft-/Kraftstoftverhältnis auf der mageren Seite des oben angegebenen Luft-/Kraftstoffverhältnisses der mageren Grenze einzustellen, was den Leerlaufbetrieb bei dem theoretischen Luft/Kraftstoffverhältnis weiter stabilisiert.
  • 15 bis 21 werden verwendet, um eine erste Ausführungsform des Viertaktmotors nach dieser Erfindung zu erläutern. 15 ist eine Seitendarstellung des in einem Fahrzeug montierten Motors von links; 16 ist eine Seitenschnittdarstellung des Motors von rechts; 17 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von 16; 18 ist eine Aufsichtstrukturdarstellung bei entferntem Kopfdeckel; 19 ist eine Darstellung in der Richtung von Pfeil V in 16; 20 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI von 19; 21 ist ein Blockdiagramm der Betriebssteuerungseinheit des Motors. In dieser Ausführungsform werden die Beziehungen auf vorn und hinten, links und rechts auf der Basis einer im Fahrersitz sitzenden Person dargestellt.
  • In 15 – 30 ist ein wassergekühlter Viertaktvierzylinderreihenmotor mit fünf Ventilen für ein Motorrad gezeigt. Die Kurbelwelle 3 des Motors 1 liegt nach der Montage im Rahmen des Motorrads horizontal in der Querrichtung, und die Zylinderachse ist vorwärts geneigt. Der Zylinderkörper 5 ist integriert vorn im Kurbelwellengehäuse 4 ausgebildet. Ein Zylinderkopf 6 und eine Kopfabdeckung 7 sind oben auf dem Zylinderkörper 5 befestigt, während die Kolben 8 in die Zylinderbohrungen 5a des Zylinderkörpers 5 gleitfähig eingesetzt sind. Pleuelstangen 9 verbinden die Kolben 8 mit der oben angeführten Kurbelwelle 3.
  • Ferner sind vier konkave Verbrennungskammern 6a in der Oberfläche des genannten Zylinderkopfs 7 ausgebildet, die mit dem Zylinderkörper ausgerichtet sind, und die Elektroden der Zündkerzen 6 grenzen an die innere Oberfläche mitten in der jeweiligen Verbrennungskammerkonkaven 6a an.
  • Ferner sind drei Lufteinlassöffnungen 6b und zwei Abgasauslassöffnungen 6c in den oben angeführten konkaven Verbrennungskammern 6a für jeden Zylinder ausgebildet. Die Lufteinlassventile 11 und die Auspuffventile 12 sind in den jeweiligen Lufteinlassöffnungen 6b bzw. den Abgasauslassöffnungen 6c installiert und jeweils in der normalerweise geschlossenen Position vorgespannt. Die Lufteinlassnockenwelle 13 und die Abgasauslassnockenwelle 14 treiben die jeweiligen Lufteinlassventile 11 bzw. die Abgasauslassventile 12 zum Öffnen bzw. Schließen.
  • Der Motor 1 der vorliegenden Ausführungsform hat einen dynamischen Seitenkettenventil mechanismus. Die oben angeführte Lufteinlassnockenwelle 13 und Abgasauspuffnockenwelle 14 werden durch die oben angeführte Nockenwelle 3 mittels einer Zeitsteuerungskette innerhalb der Kettenkammer 6d angetrieben, die an der rechten Seite des Motors ausgebildet ist.
  • Das Lufteinlassventil für den oben angeführten Motor 1 umfasst Lufteinlassöffnungen 15, die durch die rückseitige Wandseite des Zylinderkopfs 6 bis zu der oben angeführten Lufteinlassventilöffnung 6b für jeden Zylinder durchgehen. Die externe Verbindungsöffnungen 15b der Lufteinlassöffnungen 15 sind mit Drosselklappenkörpern 16 verbunden, und mit den Drosselklappenkörpern 16 sind Lufteinlassführungen 17a verbunden, die sich zu einem Luftreinigungsgehäuse 18a hin öffnen. Insgesamt sind die oben angeführten Lufteinlassöffnungen 15, Drosselklappenkörper 16 und Lufteinlassführungen 17 angenähert linear konfiguriert, und sind jeweils senkrecht positioniert, um den Lufteinlasswiderstand in größtmöglichem Maß zu reduzieren. Die vorgenannten Drosselklappenkörper 16 sind integrierte Einheiten, die aus einem Bereich bestehen, der das Drosselklappenventil und einen Einspritzkörper birgt, welcher ein Kraftstoffeinspritzventil hält, aber es würde auch möglich sein, diese Teile getrennt herzustellen und sie zusammenzusetzen.
  • Das oben angeführte Luftreinigungsgehäuse 18a ist zwischen zwischen einem Paar von linken und rechten Tankschienen 2a, 2b am Fahrzeugrahmen 2 montiert, und der Kraftstofftank 19 ist rückwärtig zum oben angeführten Luftreinigungsgehäuse 18a montiert. Der Kraftstoffbehälter 19 und das oben angeführte Luftreinigungsgehäuse 18a sind durch einen Tankdeckel 20 abgedeckt.
  • Die oben angeführten Lufteinlassöffnungen 18 umfassen drei Verzweigungen 15a, die mit den oben angeführten Lufteinlassöffnungen 6b verbinden, und die oben angeführte externe Verbindungsöffnung 15b bildet eine lange, länglich ausgebildete Vereinigung für die drei Zweigöffnungen 15a, die leicht in eine zylindrische Form auslaufen.
  • Die oben angeführten Drosselklappenkörper 16 haben einen Verbindungswulstbereich 16a an ihren stromabwärtigen Seiten, der in derselben länglichen Gestalt wie die oben ange führten Abgasöffnungen 15 ausgebildet ist, und die längliche Gestalt nimmt zum stromaufwärtigen Verbindungswulstbereich 16c allmählich eine angenähert kreisförmige Gestalt an. Der angenähert kreisförmige, stromaufwärtige Verbindungswulstbereich 16c verbindet mittels einer Gummiverbindung mit der oben angeführten Lufteinlassführung 17a.
  • Die stromaufwärtigen Enden der Gummiverbindungen 17 sind mit dem oben angeführten Verbindungswulstbereich 16a der oben angeführten Drosselklappenkörper 16 an ihren stromabwärtigen Seiten verbunden, und die stromabwärtigen Enden der Verbindungen 17 sind mit den zylindrisch geformten externen Verbindungsöffnungen 15b der oben angeführten Lufteinlassöffnungen 15 verbunden. Die Verbindungen 17 werden durch metallische Bänder 18 an Ort und Stelle auf dem Zylinderkopf 6 gehalten.
  • Die vier Drosselklappenkörper 16, einer für jeden Zylinder, werden an ihren Verbindungsflanschen 16b mit einer Verbindungsklammer 21 mittels einer Bolzenbefestigung verbunden und zu einer Einheit gemacht.
  • Ferner hält jeder der oben angeführten Drosselklappenkörper 16 ein Drosselklappenventil 22 nahe des Verbindungswulsts 16a an seiner stromabwärtigen Seite. Jedes der Drosselklappenventile 22 umfasst eine Ventilplatte 22a mit der oben beschriebenen länglichen Gestalt, welche mit einem Ventilschaft 22b verschraubt ist. Der Winkel der Ventilplatte 22a bei vollständiger Schließung ist eingestellt auf eine leichte Neigung der stromabwärtigen Seite zur Senkrechten, mit anderen Worten: gedreht um einen Winkel von 10°-15° gegen den Uhrzeigersinn. Während des Leerlaufbetriebs würde der Winkel (minimale Öffnung) derart sein, dass die Drosselplatten zusätzlich um 0,1° bis 3° gegen den Uhrzeigersinn von ihrer Position bei vollständiger Schließung gedreht würden (10,1° bis 18° von der Senkrechten).
  • Ein Drosselklappensensor 53, der den Öffnungsgrad der Drosselklappenventile erkennt, ist an der linken Seitenwand des Drosselklappenventilkörpers 16 an seinem linken Endbereich montiert; und der Drosselklappensensor 53 hat einen nach außen gehenden Verbindungsbereich, der über den Ventilschaft 22b des Drosselklappenventils hinaus ragt, welcher den Drehwinkel des Ventilschafts erkennt.
  • Der Ventilschaft 22b des Drosselklappenventilkörpers 16 ist an der rechten Seite über einen Verbindungsmechanismus 24 verbunden mit einer Antriebsscheibe 25. Der genannte Verbindungsmechanismus 24 verwendet eine Verbindungsplatte 34c, um einen ventilseitigen Arm 24a, der an dem Ventilschaft 22b an seinem oben angeführten linken Ende befestigt ist, mit einem Arm 24b auf der Seite der Antriebsscheibe zu verbinden, der an dem Schaft der Antriebsscheibe (Drosselklappenantriebsschaft) 25a befestigt ist. Die Antriebsscheibe 25 wird axial von dem oben genannten Antriebsscheibe 25a getragen, der an einem Flansch 16b angebracht ist, welcher am rechten Ende des Drosselklappenventilkörpers 16 ausgebildet ist. An dem Schaft der Antriebsscheibe 25a ist eine schließungsseitige Antriebsscheibe 25b und eine öffnungsseitige Antriebsscheibe 25c angebracht; und beide Antriebsscheiben 25b, 25c sind mit dem Drehgasgriff auf der rechten Seite der Lenkstange mittels Gasseilzüge 26 verbunden.
  • Der Winkel, der von der oben angeführten Drosselklappenventilplatte 22a während des Leerlaufs (minimaler Öffnungsgrad) eingenommen wird, ist durch einen Anschlag 16d am rechten Ende des Drosselklappenventilkörpers eingestellt, welcher die Winkelposition des oben angeführten ventilseitigen Arms 24a reguliert. Es ist möglich, diesen Anschlag 16b einstellbar zu machen, um die Winkelposition zu regulieren. Der Winkel während des Leerlaufs für die drei restlichen Drosselklappenventilkörper 16 kann durch einen Öffnungseinstellungsmechanismus 23 eingestellt werden, der mit den nach außen vorstehenden Teilen der verschiedenen Ventilschäfte 22b verbindet. Diese Anordnung ermöglicht präzise Einstellungen der Winkel der Drosselklappenventilplatten 22a während des Leerlaufs.
  • Wenn die oben angegebenen Drosselklappenventile 22 in ihrer vollständig geöffneten Winkelposition sind, wird der Öffnungswinkel definiert durch das Anliegen an einem Anschlag 25d an der Seitenoberfläche der öffnungsseitigen Antriebsscheibe 25c, welche in Kontakt mit einem Anschlag 21a kommt, welcher von den oben angeführten Verbindungsklammern 21 absteht. Der Design ermöglicht es dem Fahrer, eine große Kraft anzulegen, um das Drosselklappenventil vollständig zu öffnen, ohne dass diese Drehkraft durch den Verbindungsmechanismus 24 und nachfolgend zu den Drosselklappenventilen 22 übertragen wird.
  • Jeder der oben angeführten Drosselklappenventilkörper hat einen Einstellungsmechanismus 27 (vergleiche 16 mit 27). Der Einstellungsmechanismus umfasst ein Einstellungsloch 27a, das in der Decke des Drosselklappenventilkörpers 16 nahe der Ventilplatte 22a bei minimalem Öffnungsgrad ausgebildet ist, und eine Einstellungsschraube 27b, die verwendet werden kann, um den Wegequerschnitt des Einstellungslochs 27a einzustellen. Dieser Design ermöglicht manuelles Einstellen der Leerlaufdrehzahl, wodurch jede Veränderung der Leerlaufdrehzahl zwischen den verschiedenen Zylindern vermieden wird.
  • Ferner ist ein Kraftstoffeinspritzventil 28 stromaufwärts von dem Drossselklappenventil 22 in der Decke eines jeden der oben angeführten Drosselklappenventilkörper 16 montiert. Wie in 16 gezeigt, richtet die Einspritzdüse eines jeden Kraftstoffeinspritzventils Kraftstoff gegen die bodennächste Position der Öffnungslinie (des Spalts, der zwischen der inneren Oberfläche des Lufteinlasswegs und der Kante der Ventilplatte 22a gebildet wird), die gebildet wird, wenn die Ventilplatte 22a in ihrer minimalen Öffnungsposition ist. Wenn das Drosselklappenventil 22 in seiner Leerlauföffnungsposition ist, kann somit eine Ansammlung von eingespritztem Kraftstoff stromaufwärts von der Ventilplatte 22a vermieden werden.
  • Ferner sammelt sich auch kein Kraftstoff in dem Leerlaufeinstellungsloch 27a an, da das oben angeführte Leerlaufeinstellungsloch 27a auf der Seite gegenüber von der Kraftstoffeinspritzposition liegt. Es ist ferner möglich, wie durch die doppelt punktierten Linien in 15 gezeigt, das oben angeführte Kraftstoffeinspritzventil 28 an der Rückseite des Drosselklappenventilkörpers anzuordnen. Dadurch kann das Lufteinlasssystem sogar noch linearer gemacht werden.
  • Eine Kraftstoffversorgungsschiene 29 ist oberhalb der oben angeführten Kraftstoffeinspritzventile angebracht. Die Kraftstoffversorgungsschiene 29 ist lang genug, um alle vier Kraftstoffeinspritzventile 28 zu überspannen, und ein Kraftstoffdruckregulierungsventil 30 ist an ihrer linken Seite montiert. Dieses Kraftstoffdruckregulierungsventil 30 ist vom Typ des variablen Drucks und ist in der Lage, den Druck des von der Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffs auf einen gesteuerten Druckpegel zu regulieren. Dieser Steuerungsdruck basiert auf dem durchschnittlichen Lufteinlassunterdruck, der durch Abtastlöcher 15c erfasst wird, welche stromabwärts von dem Drosselklappenventil in dem Lufteinlassweg liegen, und durch die Druckleitungsschläuche 34, 32 hindurch geht, welche den Druck zur Innenseite des oben angeführten Kraftstoffdruckregulierungsventils 30 leiten. Der oben angeführte durchschnittliche Lufteinlassunterdruck wird durch einen Lufteinlassunterdrucksensor 54 erkannt.
  • Wenn die Drosselklappenventile 22 in ihrer Leerlauföffnungsposition (minimaler Öffnungsgrad) sind, stellt das oben angeführte Kraftstoffregulierungsventil 30 den Kraftstoffdruck um einen Betrag geringer ein, der mit dem Grad korrespondiert, um den der oben angeführte Steuerungsdruck (Lufteinlassunterdruck) niedriger als der Atmosphärendruck ist. Dies ergibt eine kleine Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffversorgungsschiene 29 und dem Druck bei der Kraftstoffeinspritzposition (dem angenähert Atmosphärendruck an der stromaufwärtigen Seite des Drosselklappenventilkörpers 16). Folglich wird der dynamische Bereich der Kraftstoffeinspritzventile, d. h. das Verhältnis der minimalen Einspritzmenge zu der maximalen Einspritzmenge, wesentlich ausgeweitet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Montage der oben angeführten Drosselklappenventile die Positionierung der Drosselklappenventilplatte derart ausgeführt, dass das Volumenverhältnis e auf der Basis des Ventilüberlappungsintervalls, in dem sowohl das Lufteinlassventil als auch das Abgasauslassventil offen sind, und des magersten (niedrigste Konzentration) Luft-/Kraftstoffverhältnisses (Luft-/Kraftstoffverhältnis an der mageren Grenze) eingestellt ist, welche einen stabilen Leerlauf ermöglichen.
  • Mit dem oben angeführten Volumenverhältnis ε ist das Q/V-Verhältnis gemeint, des Kanalvolumens Q, das definiert ist durch das Volumen des oben angeführten Lufteinlasswegs bis zu den oben angeführten Lufteinlassventilöffnungen 6b, genauer: das Volumen von der oberen Oberfläche der Lufteinlassventile 11 in geschlossener Position bis zu der Außenseiten-Oberfläche der stromabwärtigen Seite (stromabwärtigen Oberfläche) der Ventilplatte 22a in minimaler Öffnungsposition für jeden Zylinder, zu dem Zylinderhubvolumen V für jeden Zylinder, das definiert ist als die Querschnittsfläche der Zylinderbohrung multipliziert mit der Hublänge.
  • Wenn das oben angeführte Überlappungsintervall eingestellt ist auf der Basis der verlangten Motorleistung, wird in diesem Fall das oben angeführte Volumenverhältnis ε eingestellt, um einen Betrieb bei dem Luft-/Kraftstoffverhältnis an der mageren Grenze zu ermöglichen, welches magerer ist als das theoretische Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Überlappungsintervall. Das Volumenverhältnis e wird eingestellt durch Positionierung der oben angeführten Ventilplatte 22a auf der Basis des Hubvolumens V pro Zylinder.
  • Insbesondere kann das oben angeführte Überlappungsintervall eingestellt werden innerhalb eines Kurbelwellenwinkels von 30° bis 140°, und das oben angeführte Volumenverhältnis e kann ausgewählt werden aus einem Bereich von 0,15 bis 0,45. Je größer das Überlappungsintervall ist, desto kleiner ist in diesem Fall der Wert des Volumenverhältnisses ε, das ausgewählt werden sollte. In dieser Ausführungsform wird das Überlappungsintervall auf 50° eingestellt, und das oben angeführte Volumenverhältnis ε wird auf 0,25 eingestellt.
  • Um in dieser Ausführungsform das oben angeführte Volumenverhältnis e auf 0,25 einzustellen, werden die Drosselklappenventile 22 so positioniert, dass die stromabwärtige Oberfläche der Ventilplatte 22a bei Leerlauföffnungsposition in die projizierte Oberfläche des Motors in der Richtung der Zylinderachsen fällt, mit anderen Worten: die Kanalvolumina werden minimiert, indem sie in großer Nähe der Lufteinlassöffnungen plaziert werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Drosselklappenventile 22 vom konventionellen Typ, und der Ventilschaft 22b, der eine Drehachse ist, stimmt angenähert mit der stromabwärtigen Oberfläche der Ventilplatten 22a überein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine ECU, die eine Betriebssteuerung über den Motor 1 vorsieht. Die ECU 50 empfängt Eingaben von einem Zylinderunterscheidungssensor 51, von einem Kurbelwellenwinkelsensor 52, von einem Drosselklappensensor 53, von einem Lufteinlassunterdrucksensor 54, von einem Leerlaufschaltersensor 55, von einem Motortemperatursensor 56 und von einem Kraftstoffdrucksensor 57. Die ECU 50 liefert die Ausgabe eines Zündzeitpunktsignals an die Zündspule und eines Kraftstoffeinspritzsignals an die Kraftstoffeinspritzventile auf der Basis des Betriebszustands des Motors.
  • Insbesondere verwendet die oben angeführte ECU 50 die Signale von dem Zylinderunterscheidungssensor 51 und dem Kurbelwellenwinkelsensor 52, um die Motordrehzahl zu berechnen, und das Drosselklappenöffnungssignal von dem Drosselklappensensor 53 und das Lufteinlassunterdrucksignal von dem Lufteinlassunterdrucksensor 54, um die Motorlast zu bestimmen. Dann bestimmt die ECU 50 den Motorbetriebszustand auf der Basis der Motordrehzahl und der Motorlast, und stellt auf der Basis dieser Bestimmung den Zündzeitpunkt ein und bestimmt die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung.
  • Ferner wird die Rate der Drosselklappenöffnungsveränderung, die durch den Drosselklappensensor 53 erkannt wird, von der ECU 50 verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Motor in einem extremen Betriebszustand wie z. B. schnelle Beschleunigung ist, bei dem extreme Zustandskorrekturen zu dem oben angefügten Zündzeitpunkt und der Menge und dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung hinzugefügt werden. Dieser Entwurf lässt eine schnelle Beschleunigung ohne jede Verzögerung bei der Ermittlung der benötigten Kraftstoffversorgung zu.
  • Um das Volumenverhältnis ε in dem Motor 1 dieser Ausführungsform zu erreichen, das kleiner ist als das konventioneller Motoren, wurde das Drosselklappenventil 22 in großer Nähe zu den Lufteinlassöffnungen 6 positioniert; und als Ergebnis korrespondiert die Menge der angesaugten Luft genau mit der Öffnung des Drosselklappenventils.
  • Ferner sind bei dem Motor 1 dieser Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzventile 28 an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappenventile positioniert und richten ihren Sprühstrahl gegen die Wandoberflächen der Lufteinlasswege. Zusätzlich ist bei Betriebsbereichen, in denen es eine weite Drosselklappenöffnung gibt, der eingespritzte Kraftstoff ausgerichtet, um die Ventilplatte 22b zu treffen, was im Vergleich zu dem konventionellen Verfahren, bei dem der Kraftstoffsprühstrahl auf die Unterseite der Lufteinlassventilschirmstrukturen gerichtet ist, dafür sorgt, dass mehr Kraftstoff an den Wandoberflächen der Lufteinlasswege anhaftet, und die Menge dieser Kraftstoffanhaftung und die Menge davon, die verdampft, verändert sich vorhersagbar auf eine Weise, die von der Betriebstemperatur des Motors und anderen Faktoren abhängt.
  • Folglich steigt besonders dann, wenn das Drosselklappenventil 22 ohne Belastung schnell geöffnet wird, um ein lastfreies Hochdrehen des Motors (Luftausblasen) zu verursachen, die Menge der angesaugten Luft als Reaktion auf die Öffnung des Drosselklappenventils schnell an, wodurch im Vergleich zu der Menge von Kraftstoff, die bei schneller Beschleunigung eingespritzt wird, die Kraftstoffeinspritzung verzögert wird. Unter solchen Bedingungen könnte die Menge des Kraftstoffs, der durch die Lufteinlasswege in die Verbrennungskammern fließt, ein Problem verursachen. Folglich könnte schnelles Hochdrehen ohne Last einen Zündungsaussetzer während der Anfangsstufen der Drosselklappenbetätigung wie auch Bedenken wegen eines verminderten Fahrgefühls verursachen.
  • Diese Ausführungsform spricht das Thema dadurch an, dass eine Entscheidung getroffen wird, wenn ein extremer Betriebszustand erkannt wird, ob dieser Zustand ein Lastübergangszustand von der oben angeführten schnellen Beschleunigung ist, oder ob er ein Übergangszustand ohne Last (schnelles Hochdrehen ohne Last) ist, und dass dann auf der Basis des Typs des extremen Betriebszustands unterschiedliche Korrekturen gemacht werden.
  • Insbesondere wird bei schnellem Hochdrehen ohne Last die hinzugefügte Menge der Kraftstoffeinspritzung vergrößert und der Zeitpunkt dieses Volumensteigerungssignals wird beschleunigt. In diesem Fall ermöglicht der Motortemperatursensor eine Bestimmung, ob der Motor in einem warm gelaufenen Zustand ist, und wenn das Warmlaufen verzögert worden ist, wird eine Temperaturkorrektur durchgeführt, die die Menge der Kraftstoffversorgung weiter vergrößert. Diese Korrektur kann als Reaktion auf die Menge des an den Lufteinlasswegen anhaftenden Kraftstoffs durchgeführt werden, da die Menge davon und die Menge, die verdampft, auf der Basis der Motortemperatur vorhergesagt werden kann.
  • Die Aufnahme des Motorsteuerungsverfahrens, das in einer früheren Patentanmeldung von diesen Erfindern vorgeschlagen worden ist, ermöglicht die Vermeidung von Problemen während eines schnellen Hochdrehens ohne Last. Das in jenem Vorschlag verwendete Motorsteuerungsverfahren beruht auf einem Steuerungssystemprozedurmodell auf der Basis des Luft-/Kraftstoffverhältnisses. Das von dem Prozedurmodell abgeleitete, hypothetische Luft/Kraftstoffverhältnis wurde bei der Regelung verwendet, wobei das Verhältnis des hypothetischen Luft-/Kraftstoffverhältnisses zu dem angestrebten Luft-/Kraftstoffverhältnis als Basis für die Berechnung der Steuerungsparameter für das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors durch Konstruktion eines umgekehrten Motormodell verwendet wurde, um die Menge der Veränderung zu steuern, die angewendet wurde, um das angestrebte Luft-/Kraftstoffverhältnis zu erreichen, das für den Betriebszustand des Motors geeignet ist. Die Einzelheiten dieses Motorsteuerungsverfahrens sind in der japanischen Patentanmeldung 9-8925 beschrieben.
  • Während des Leerlaufbetriebs des Motors 1 dieser Ausführungsform werden die Ventilplatten 22a der Drosselklappenventile 22 in ihrer Leerlauföffnung gehalten. Das sich ergebende Volumenverhältnis e in dem Leerlaufbetriebszustand ist 0,25. Wie oben festgestellt, beträgt die Ventilüberlappung 50°. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis an der mageren Grenze für den Motor 1 dieser Ausführungsform ist angenähert 15, eine Zahl, die durch Experimente bestätigt wurde, und die auf der mageren Seite des theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnisses liegt. Dementsprechend ist bei dem Motor 1 dieser Ausführungsform ein stabiler Betrieb bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis möglich.
  • Wenn die Ventilüberlappung hoch ist, bestätigen die Erfinder dieser Erfindung, dass je höher das oben angeführte Volumenverhältnis ist, desto höher die Auto-EGR-Rate wird, und desto schwieriger es ist, einen stabilen Betrieb bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Mit der "Auto-EGR-Rate" ist der Prozentsatz des bereits verbrannten Gases gemeint, das während des Ventilüberlappungsintervalls in die Verbrennungskammer zurückströmt.
  • Obgleich der Motor 1 dieser Ausführungsform sein oben angeführtes Volumenverhältnis auf 0,25 und damit niedriger als bei konventionellen Motoren und sein Überlappungsintervall hoch eingestellt hat, um eine bessere Motorausgangsleistung zu erreichen, ist es somit bei ihm immer noch möglich, ein Luft-/Kraftstoffverhältnis an der mageren Grenze zu haben, das auf der mageren Seite des theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnisses liegt. Dement sprechend arbeitet der Motor stabil bei dem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis und liefert eine verbesserte Motorleistung, während eine wirksame Abgasreinigung durch einen Dreiwege-Katalysator beibehalten wird.
  • Ferner sind die Kraftstoffeinspritzventile 28 auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappenventile 22 positioniert, wo es leicht ist, einen angemessenen Platz für die Kraftstoffeinspritzventile 28b aufgrund der Verlagerung der Drosselklappenventile 22 in enge Nachbarschaft der Lufteinlassventilöffnungen 6b sicher zu stellen, um das oben angeführte Volumenverhältnis abzusenken. Übrigens war nach dem Stand der Technik die Anordnung der Kraftstoffeinspritzventile an der stromabwärtigen Seite der Drosselklappenventile ein allgemein akzeptierter Ansatz; wenn aber das oben angeführte Volumenverhältnis abzusenken ist, würde es schwierig sein, genügend Platz für die Plazierung dieser Kraftstoffeinspritzventile auf diese Weise zu bekommen.
  • Die Drosselklappenventile 22 sind vom Zwei-Schaft-Typ und verwenden einen Ventilschaft 22b (Drehschaft) und einen Antriebsschaft 25a, der mit dem oben angeführten Antriebsschaft korrespondiert. Beide Schäfte 22b, 25a sind durch einen Verbindungsmechanismus 24 verbunden, was es möglich macht, dass die Ventilplatten 22a innerhalb der projizierten Oberfläche des Motors in der Richtung der Zylinderachsen liegen, und dass darüber hinaus der Drosselklappenantriebsschaft 25a außerhalb jener projizierten Oberfläche liegt. Diese Anordnung ermöglicht niedrigere Volumenverhältnisse als nach dem Stand der Technik und erleichtert die Plazierung des Drehantriebmechanismus für die Drosselklappenventile 22.
  • Ein Drosselklappensensor 53 ist an dem Ventilschaft 22b (Drehschaft) für die oben eingeführten Drosselklappenventile 22 angebracht, um den Öffnungsgrad der Drosselklappenventile direkt zu erkennen, und dadurch den Fehler zu vermeiden, der durch einen Verbindungsmechanismus eingeführt wird, falls dieser Öffnungsgrad indirekt erkannt würde. Dieses Verfahren kann die Erkennungsgenauigkeit erhöhen.
  • Es gibt einen Anschlag 16d am Ventilschaft 22b, der das Drosselklappenventil 22 auf seinem minimalen Öffnungsgrad (Leerlauföffnungsgrad) hält; dieses Merkmal ermöglicht die sehr genaue Einstellung des wichtigen minimalen Öffnungsgrads für die Leerlaufeinstellung des Drosselklappenventils. Es gibt einen anderen Anschlag, der an dem Drosselklappenantriebsschaft 25a liegt, was verhindert, dass eine übergroße Kraft zu dem Ventilschaft 22b der Drosselklappenventile 22 übertragen wird, selbst wenn der Bediener eine große Kraft zum Öffnen der Drosselklappe anlegt. Diese Struktur beseitigt die Möglichkeit einer daraus resultierenden Verstellung der Öffnungsgrade der Drosselklappenventile.
  • Zusätzlich kann der Drosselklappensensor 53 in den Fällen, in denen ein dynamische Seitennockenwellenketten-Ventilapparat verwendet wird, auf der Seite gegenüber der Nockenwellenkette montiert sein, und der Drosselklappenantriebsschaft 25a kann auf der Nockenwellenkettenseite des Motors montiert sein, wodurch die verschiedenen Teile wie der Drosselklappensensor 53 links und rechts ausgeglichen werden. Diese Struktur ermöglicht die hoch genaue Erkennung des Öffnungsgrads der Drosselklappen und sichert angemessenen Platz für ihre Plazierung.
  • Da das Kraftstoffdruckregulierventil den Druck auf der Basis eines Steuerungsdrucks reguliert, welcher durch Erfassen stromabwärts von dem Drosselklappenventil 22 ermittelt wird, ist es möglich, einen weiten Dynamikbereich zu erreichen. D. h., je kleiner die Drosselklappenöffnung ist, wo weniger Kraftstoffversorgung verlangt wird, desto höher die Größe des Unterdrucks ist, der den oben angeführten Steuerungsdruck umfasst und der verursacht, dass der Kraftstoffdruck zu den Kraftstoffeinspritzventilen abfällt. Da die Kraftstoffeinspritzventile 28 an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappenventile liegen, ist andererseits der Druck an den Düsen der Kraftstoffeinspritzventile angenähert der atmosphärische Druck bei niedrigen Drosselklappenöffnungsgraden, und dementsprechend nimmt die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Druck an den Kraftstoffeinspritzdüsen ab.
  • Da der eingespritzte Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen 28, die stromaufwärts von dem Drosselklappenventil 22 liegen, gegen den bodennächsten Teil der Öffnungslinie gerichtet ist, welche durch die Ventilplatte 22a bei ihrer minimalen Öffnungsposition gebildet wird, sammelt sich der Kraftstoff nicht innerhalb der Lufteinlasswege an, selbst wenn die Drosselklappe bei ihrer minimalen Öffnung ist. Dieses Merkmal stellt eine stabile Verbrennung im Leerlaufbetriebsbereich sicher.
  • Die Installation eines Leerlauflufteinstellungsmechanismus 27 in der Decke des Lufteinlasswegs verhindert, dass der von den oben angeführten Kraftstoffeinspritzventilen 28 eingespritzte Kraftstoff in das Leerlauflufteinstellungsloch 27a eindringt, wodurch ein Beitrag zu einer verbesserten Leerlaufstabilität geliefert wird.
  • Da ferner der von den oben angeführten Kraftstoffeinspritzventilen eingesprühte Kraftstoffsprühstrahl bei voll geöffneter Position auf die Ventilplatten 22a auftrifft, und da die Auftreffstelle nahe dem Mittelpunkt der Lufteinlasswege liegt, wo die Luftstromgeschwindigkeit hoch ist, mischt sich der eingespritzte Kraftstoff gut mit der Luft.
  • 22 und 23 zeigen eine zweite Ausführungsform, die mit einem dynamischen Hebelkettenventilapparat ausgerüstet ist. In den Zeichnungen wurden dieselben Bezugszeichen für Teile verwendet, die mit den in 15 bis 21 gezeigten Teilen korrespondieren. Jene korrespondierenden Bezugszeichen werden ebenfalls für dieselben oder ähnliche Teile verwendet, die in 24 bis 30 weiter unten gezeigt sind.
  • In den Zeichnungen ist eine Kettenkammer 6d' ausgebildet in dem Querzentrum des Motors, in dem die Nockenwellenkette untergebracht ist. Der Drosselklappenantriebsschaft 25a und der Ventilschaft 22b verlaufen parallel etwas abseits der Rückseite der Kettenkammer 6d'. Die linken und rechten Enden des Antriebsschafts 25a sind auf der Seite der Antriebsscheibe durch einen Arm 24b auf der Seite der Antriebsscheibe, eine Verbindungsplatte 24b und einen Ventilarm 24a mit dem Ventilschaft 22b des Drosselklappenventils 22 links und rechts vom Mittelpunkt verbunden.
  • In dieser Ausführungsform, welche das Mittelkettenverfahren verwendet, ist der oben angeführte Drosselklappenantriebsschaft 25a in Querzentrum des Motors positioniert, und verursacht, dass die Antriebskraft von dem Drosselklappenantriebsschaft 25a gleichmäßig zwischen den linken und rechten Drosselklappenventilen verteilt wird. Verglichen mit dem Fall, in dem die vier Drosselklappenventile in einer geraden Linie angeordnet sind und von einem Ende aus angetrieben werden, ist es möglich, ihren zuverlässig synchronisierten Be trieb sicher zu stellen.
  • 25 zeigt eine dritte Ausführungsform. In dieser dritten Ausführungsform sind automatisch veränderliche Dämpfungsventile 35 vom Venturi-Typ in der Mitte der Lufteinlasswege montiert, um die schnelle Veränderung in dem Lufteinlassvolumen zu dämpfen, wenn das Drosselklappenventil 22 schnell geöffnet wird.
  • Die oben angeführten Dämpfungsventile 35 umfassen einen Kolben 37, der gleitfähig in eine Venturi-Passage 36c eingesetzt ist, welche in dem Ventilkörper 36a ausgebildet ist, der den Querschnitt der Passage verändert, wobei das obere Ende des Kolbens 37 innerhalb einer Arbeitskammer 36e positioniert ist, die durch die Oberseite des oben angeführten Ventilkörpers 36a und den Deckel 26b gebildet wird. Die Arbeitskammer ist durch ein Diaphragma 37b unterteilt in eine Unterdruckkammer a und eine Atmosphärendruckkammer b. Venturi-Druck gelangt zwischen der oben angeführten Venturi-Passage 36c und den Kolben 37, und wird in die oben angeführte Unterdruckkammer a eingeführt. Das Bezugszeichen 37a bezeichnet eine Feder, die den Kolben 37 zu einer Seite minimaler Öffnung vorspannt.
  • Ferner ist ein Flussregulierungsblatt 38 stromabwärts von dem Kolben 37 montiert. Es kann in einem Winkel angebracht sein, der in die axiale Linie des Lufteinlasswegs passt (siehe ausgezogene Linie in 25), oder es kann derart angebracht sein, dass es manuell einstellbar ist. Es wäre ferner möglich, diesen Winkel dadurch zu verändern, dass er mit der Öffnung des Drosselklappenventils 22 verbunden wird. Wenn ein Drosselklappenventil 22 an seinem minimalen Öffnungsgrad ist, würde das Blatt in diesem Fall in einem Winkel sein, der durch die doppelt punktierte Linie in der Zeichnung gezeigt wird, und bei vollständiger Öffnung würde es in einem Winkel sein, der durch die ausgezogene Linie gezeigt wird.
  • Wenn in dieser Ausführungsform ein Drosselklappenventil schnell geöffnet wird, würde der Luftstrom, der an der unteren Kante des Kolbens 37 vorbei strömt, mit zunehmenden Luftstrom zunehmen und einen vergrößerten Unterdruck erzeugen. Dieser Unterdruck würde veranlassen, dass das Diaphragma 37b den Kolben nach oben zieht. Somit wird die vergrößerte Geschwindigkeit des Luftstroms, welche das schnelle Öffnen der Drosselklappenven tile begleitet, gedämpft als eine Maßnahme der Verhinderung eines Zündaussetzers und zur Vermeidung eines verringerten Fahrgefühls.
  • 26 bis 30 zeigen eine vierte Ausführungsform, in der die oben angeführten Drosselklappenventile vom Schmetterlingstyp durch Drosselklappenventile vom Drehtyp ersetzt sind.
  • In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 48 ein Drosselklappenventil vom Drehtyp. Das Drosselklappenventil 48 umfasst einen Drosselklappenventilkörper 46 mit einem durchgebohrten Loch 46c, das eine axiale Linie d (Rotationsachse) hat, die parallel zu den Nockenwellen verläuft. Ein Ventilkörper 47, der aus einem runden Stab besteht, ist in dem Ventilloch 46c drehbar angeordnet. In dem Ventilkörper 46 ist eine Passageöffnung 47c ausgebildet, die eine innere Topologie umfasst, welche mit der Topologie der Lufteinlasspassage ausgerichtet ist.
  • Der oben angeführte Ventilkörper kann eine vollständig geöffnete Position annehmen, in der der Boden 47a und die Decke 47b der oben angeführten Passageöffnung 47c Oberflächen haben, die mit den inneren Oberflächen der Lufteinlasspassage 46a ausgerichtet sind, welche aus dem konkaven Bodenbereich 46b des konkaven Bereichs in der Decke und der inneren Oberfläche der Passageöffnung 47c bestehen, die in der Decke 46d versenkt ist. Der Ventilkörper kann auch eine vollständig geschlossene Position minimaler Öffnung annehmen, wobei der oben angeführte Bodenbereich 47a in die Lufteinlasspassage 46 hinein ragt. Der Betrag der Öffnung verändert sich mit der Betätigung des Drehgasgriffs durch den Fahrer.
  • Wenn der Ventilkörper 47 in seine Position minimaler Öffnung gedreht wird, wird die innere Oberfläche des oben angeführten Bodenbereichs 47a (die die Lufteinlasspassage bildende Oberfläche) nach vorn um einen Winkel Θ hinsichtlich der horizontalen Linie geneigt, wenn der Motor montiert ist. Dann sprüht Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, gegen die bodennächsten Position der offenen Linie des Ventilkörpers in seiner Position minimaler Öffnung. Dieses Merkmal ermöglicht die Verhinderung einer Ansammlung von Kraftstoff in dem oben angeführten Bodenbereich 47a, selbst wenn der Kraftstoff eingespritzt wird, während der Ventilkörper in seiner Position minimaler Öffnung ist.
  • Hinsichtlich der vorliegenden Ausführungsform ist die stromabwärtige Oberfläche c entlang der stromabwärtigen Kante des Ventilkörpers 47 bei einer Position minimaler Öffnung in der Lufteinlasspassage 46a innerhalb der projizierten Oberfläche des Motors in Richtung seiner Zylinderachsen positioniert. Dieses Design ermöglicht es, das oben angeführte Volumenverhältnis im Vergleich zu konventionellen Motoren in großem Maß zu reduzieren, und erlaubt eine Einstellung in der Nähe von 0,25. Dieses Merkmal führt wie bei den oben angeführten Ausführungsformen zu stabilisierter Verbrennung in dem Leerlaufbetriebsbereich.
  • Andererseits liegt die Drehachse jedes Drosselklappenventils (die axiale Linie d für den Ventilkörper 47) außerhalb der oben angeführten projizierten Oberfläche in Richtung der Zylinderachsen, und der Drosselklappenantriebsschaft 25a und die Drehachse d der Drosselklappe sind koaxial. Diese Anordnung ermöglicht die Positionierung der Drosselklappenventile näher zu den Lufteinlassöffnungen, ohne dass der Drosselklappenventilantriebsmechanismus gestört wird.
  • Da während eines Betriebs im Leerlaufbereich das Lufteinlassvolumen niedrig ist, neigt der Luftstrom in die Zylinder normaler Weise dazu, sich zu verlangsamen, und es ist schwierig, eine gute Verbrennung zu erreichen. Die vorliegende Ausführungsform spricht dieses Thema an durch Ableiten des Lufteinlassstroms durch den Boden 47a des Ventilkörpers 47, um entlang der Deckenwandoberfläche zu strömen, um so in die Zylinder in ihrer axialen Richtung zu strömen und eine vertikale Verwirbelungsaktion dort drin auszuführen, was eine gute Verbrennung ergibt.

Claims (15)

  1. Viertaktmotor, der Lufteinlass- und Auslasskanäle, die mit jeder Brennkammer verbunden sind, Lufteinlassventile (21) und Auslassventile (22), die die Luftansaugöffnung (15b) und die Auslassöffnung (15c) in eine Brennkammer hinein öffnen und schließen, sowie eine Drosselklappe (5) umfasst, die sich im Inneren des Luftansaugkanals (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass: das Kanalvolumen (Q) pro Zylinder, das als das Volumen von der Oberseite des Schirmbereiches des wenigstens einen Einlassventils (21) in der Lufteinlassventilöffnung (15b) des wenigstens einen Lufteinlasskanals (15d) pro Zylinder zu dem Außenflächenbereich eines unteren Bereiches (27c) der Drosselklappe (5) in ihrer vollständig geschlossenen Position definiert ist, durch eine Position der Drosselklappe (5) im Inneren des Luft-Einlasskanals (3) so bestimmt ist, dass das Volumenverhältnis (ε), das das Verhältnis von Kanalvolumen (Q) zu Pumpvolumen (V) ist, auf der Basis des Überlappungsintervalls (O/L) festgelegt ist, wenn das Lufteinlassventil (21) und das Auslassventil (22) geöffnet sind, um stabilen Motor-Leerlauf zu gewährleisten, und dass das Volumenverhältnis (ε) von 0,25 bis 0,45 reicht.
  2. Viertaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (5) so angeordnet ist, dass das Volumenverhältnis (ε) auf der Basis des Überlappungsintervalls (O/L) festgelegt sein kann, um das niedrigstmögliche Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zuzulassen, das noch stabilen Motor-Leerlauf ermöglicht.
  3. Viertaktmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlappungsintervall (O/L) ein Kurbelwinkel in einem Bereich von 30° bis 140° ist.
  4. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (33) für veränderliches Kanalvolumen, die das Volumenverhältnis (ε) auf der Basis des Betriebszustandes des Motors ändert.
  5. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung für veränderliche Ventilsteuerung, die das Überlappungsintervall auf der Basis des Betriebszustandes des Motors ändert.
  6. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil (28) in dem Lufteinlasskanal (3) an der stromauf liegenden Seite der Drosselklappe (31) befindet.
  7. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (31) so angeordnet ist, das sich der Großteil der stromab liegenden Fläche der Drosselklappe (31), wenn sie ihre minimale Öffnungsposition im Inneren eines Lufteinlasskanals einnimmt, innerhalb der Projektionsfläche des Motors in der zylindrischen Axialrichtung liegt.
  8. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (22) eine Klappen-Drehwelle (22b) umfasst, die mit einer Antriebswelle (25a) mittels einer Verbindungsvorrichtung (24) verbunden ist, und dass die Klappen-Drehwelle (22b) der Drosselklappe (22) so angeordnet ist, dass sie annähernd der stromab liegenden Fläche der Drosselklappe (22) entspricht und dass die Drossel-Antriebswelle (25a) parallel zu der Drosselklappen-Drehwelle (22) läuft und dass die Klappen-Drehwelle (22b) sowie die Drossel-Antriebswelle (25a) dazwischen beabstandet sind.
  9. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromab liegende Fläche von der Drosselklappan-Drehwelle (22b) getrennt und stromab von ihr angeordnet ist, und wobei die Drossel-Antriebswelle (25a) auf der gleichen geraden Linie wie die Drosselklappen-Drehwelle (22b) angeordnet ist.
  10. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drosselöffnungs-Sensor (53) an der Drosselklappen-Drehwelle (22b) angebracht ist, um die Öffnung der Drosselklappe (22) zu erfassen, und wobei Anschläge an der Drehwelle (22b) für die minimale Drosselklappenöffnung bzw. die maximale Drosselklappenöffnung angeordnet sind.
  11. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer dynamischen Ventilvorrichtung mit einer seitlichen Steuerkette versehen ist, wobei eine Nockenwellen-Antriebskette an einer Seite des Motors in Bezug auf die axiale Richtung der Nockenwelle angeordnet ist und wobei der Drosselöffnungs-Sensor (53) an der der Steuerkette gegenüberliegenden Seite angebracht ist und die Drossel-Antriebswelle an der Steuerkettenseite angebracht ist.
  12. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dynamische Ventilvorrichtung mit mittlerer Steuerkette, wobei eine Kette zum Antreiben der Nockenwellen (13, 14) zwischen den Zylindern angeordnet ist und wobei die Drossel-Antriebswelle sich in dem gleichen Bereich befindet wie die Nockenwellen-Antriebskette.
  13. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leerlaufluft-Regulierkanal in der Decke (47b) jedes Lufteinlasskanals (46a) ausgebildet ist, um die vorangehende Drosselklappe (48) zu umgehen, wobei der Leerlaufluft-Regulierkanal mit Gewinde für eine Schraub-Einstelleinrichtung (27b) versehen ist, die den Querschnitt des Leerlaufluft-Regulierkanals (27) verändert.
  14. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofteinspritzventile (28) so angeordnet sind, dass der über jedes Kraftstoffeinspritzventil (28) gesprühte Kraftstoff auf die Drosselklappe (22) auftrifft, wenn die Drosselklappe vollständig offen ist (16, 17).
  15. Viertaktmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (46), das die Drosselklappe (48) auf nimmt, und das Einspritzventilgehäuse, das das Kraftstoffeinspritzventil (28) hält, eine integrale Einheit (27) bilden.
DE69816141T 1997-01-31 1998-01-28 Viertaktbrennkraftmaschine Expired - Lifetime DE69816141T2 (de)

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