DE10032232A1

DE10032232A1 - Selbstzündungsmotor und Steuerverfahren desselben

Info

Publication number: DE10032232A1
Application number: DE10032232A
Authority: DE
Inventors: Takuya Shiraishi; Toshiharu Nogi; Minoru Ohsuga
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: JP3817977B2; US6530361B1; JP2001020765A; DE10032232B4

Abstract

Ein Zylinderinnenzustand (Temperatur (T) oder Druck (P)) nach einer Verdichtung in einer Brennkammer (24) eines Motors (99) wird geschätzt oder erfaßt, bevor ein Verbrennungsphänomen eintritt, eine AGR-Menge und ein Öffnungs- und Schließzeitpunkt eines Einlaßventils (12) werden gesteuert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors und insbesondere ein Steuerverfahren zur Optimierung des Zündzeitpunkts zu einer Zeit hohen Drehmoments, zu der sich eine Kraftstoffmenge erhöht hat.

Ein herkömmlicher Selbstzündungsmotor ist in der JP A 10-252541 beschrieben, bei dem eine Zündung in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunktes bewirkt wird, wobei ein Kaltflammenbereich vermieden wird, der vor dem Zustandekom men einer heißen Flamme verursacht wird.

Jedoch ist im herkömmlichen Motor ein Verdichtungsverhältnis festgelegt. Selbst zündungsmotoren haben das Problem, daß der Verdichtungsdruck schnell anwächst und ein Klopfen vorkommt, wenn das Drehmoment groß ist (in dem Fall, in dem eine Kraftstoffmenge groß ist und ein Luft-/Kraftstoffverhältnis klein ist). Dieses kommt daher, daß eine Selbstzündung früher als zu einem geeigneten Zündzeit punkt auftritt und eine Flamme von diesem Teil als Feuerquelle fortgepflanzt wurde. Auf diese Weise entsteht das Problem, daß der Zündzeitpunkt zu einer Zeit hohen Drehmoments nicht gesteuert werden kann, da der herkömmliche Selbstzündungs motor keine Zwangszündeinrichtung wie eine Zündkerzenvorrichtung besitzt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, daß der Zeitpunkt der Selbstzündung steuerbar ist.

Um die obige Aufgabe zu lösen, wird in der vorliegenden Erfindung ein Zylinderin nenzustand (Temperatur oder Druck) innerhalb einer Motorbrennkammer nach der Verdichtung vor dem Eintreffen eines Verbrennungsphänomens geschätzt oder er faßt und eine AGR-Menge und ein Zeitpunkt des Einlaß-/Auslaßventilöffnens/- schließens gesteuert, so daß der Zylinderinnenzustand in einen Kaltflammenbereich eintritt, der zu einem Auslöser des Selbstzündungsphänomens wird.

Konkret sind vorgesehen: Ein Ventilmechanismus einschließlich einem Einlaßventil und einem Auslaßventil, die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Einspritzkanal, der in eine Brennkammer geöff net ist, die von einem Kolben und einer Zylinderwand des Motors umgeben ist, eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors, eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung zum Einstellen des Luft- /Kraftstoffverhältnisses, eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung zum Schätzen der Temperatur oder des Drucks innerhalb des Zylinders und eine Zylinderinnenzu standssteuereinrichtung zum Steuern der Temperatur oder des Drucks innerhalb des Zylinders, wobei die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung in Abhängigkeit von den Schätzergebnissen, die von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung ge schätzt werden, so steuert, daß die Zylinderinnentemperatur oder der -druck in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts einen Kaltflammenbereich durchläuft, der ein Kraftstoffzündbereich ist, der durch Beziehungen von Temperatur und Druck ausgedrückt wird.

Außerdem weist die vorliegende Erfindung konkret das folgende Merkmal auf. Wenn die Beschaffenheit von Benzin (z. B. normales Benzin oder Benzin hoher Oktanzahl) bestimmt wird, wird eine Selbstzündgrenze in bezug auf ein Verhältnis zwischen einem Zylinderinnendruck (der sich in Abhängigkeit von der Position ei nes Kolbens ändert) und einer Temperatur eines gasförmigen Gemisches (siehe Fig. 4B und Fig. 8) bestimmt. In einem Bereich 43 eines vorgeschriebenen Temperatur- und Druckzustands erfolgt eine Vorverbrennung (kalte Flamme), die keinen direk ten Einfluß auf die Drehmomenterzeugung hat. In der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-/Kraftstoffverhältnis gesteuert, so daß die kalte Flamme vor der Verbren nung (heiße Flamme) erzeugt wird, die einen direkten Einfluß auf die Drehmomen terzeugung hat.

Selbstverständlich ist es möglich, die kalte Flamme vor der direkt die Drehmomen terzeugung beeinflussenden Verbrennung (heiße Flamme) durch Steuerung des Zy linderinnendrucks oder der Zylinderinnentemperatur zu erzeugen, unter der Bedin gung, daß ein Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen vorgeschriebenen Wert festgelegt ist.

Weiterhin wird die "kalte Flamme" auch "Kühlflamme" oder "Niedertemperatur flamme" genannt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Selbstzündungsdirekteinspritzmotors, der die vorliegende Erfindung verwendet,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung eines Luft-/Kraftstoffverhältniseinstellver fahrens,

Fig. 4A eine Darstellung, die eine Zylinderinnendruckwellenform und eine Wärme freisetzratenwellenform zeigt, die für den Selbstzündungsmotor kennzeichnend sind,

Fig. 4B eine Darstellung eines Zylinderinnenzustands und von Zündgrenzen, die für den Selbstzündungsmotor kennzeichnend sind,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Zylinderinnenschätzeinrichtung mit ei nem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung der Beziehungen zwischen AGR-Verhältnissen und Zylin derinnentemperaturen nach einer Verdichtung und zu Verdichtungsbeginn,

Fig. 7A eine Darstellung einer Beziehung zwischen dem Ventilöffnungszeitpunkt eines Einlaßventils und Zylinderinnendrücken,

Fig. 7B eine Darstellung einer Beziehung zwischen Ventilöffnungszeitpunkten eines Einlaßventils und Einlaßluftmengen,

Fig. 8 eine Darstellung der Zylinderinnentemperatur- und -druckgeschichte bei zwei Einspritzungen,

Fig. 9 eine Darstellung des Inneren einer Brennkammer und einer Gemischbedin gung bei zwei Einspritzungen,

Fig. 10 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Zündzeitpunktsteuerung,

Fig. 11 eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Kraftstoffzündbarkeit und Kaltflammenerzeugungsbereichen,

Fig. 12 eine Darstellung einer Beziehung zwischen Kraftstoffgemischverhältnissen und Zündbarkeit,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Kraftstofftanks,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Kraftstofftanks mit einer Kraftstoffmischvorrichtung,

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Motorsystems einer zweiten erfin dungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 16 eine Darstellung eines Betriebsbereichs der zweiten Ausführungsform,

Fig. 17 ein Flußdiagramm einer Startsteuerung der zweiten Ausführungsform,

Fig. 18 Zeitdiagramme für den Fall der Anwendung der Startsteuerung,

Fig. 19 ein Flußdiagramm der Umschaltsteuerung der Betriebsbereiche der zweiten Ausführungsform,

Fig. 20 Zeitdiagramme für den Fall der Anwendung der Steuerung der Umstellung von Betriebsbereichen,

Fig. 21 eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Steuereinheit einer drit ten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 22 eine schematische Darstellung eines Motorsystems der dritten Ausführungs form,

Fig. 23 eine Darstellung einer Zylinderinnendruckwellenform, einer Wärmefreisetz ratenwellenform und einer Ionenstromwellenform, die kennzeichnend für einen Selbstzündungsmotor sind,

Fig. 24 ein Flußdiagramm der Zündzeitpunktrückführsteuerung der dritten Ausfüh rungsform,

Fig. 25 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Reaktionsabläufe einer Selbstzün dung,

Fig. 26 eine perspektivische Darstellung einer vierten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform,

Fig. 27 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der vierten erfindungsgemäßen Aus führungsform,

Fig. 28 jeweilige schematische Ansichten einer Einspritzventilposition eines Direk teinspritzmotors,

Fig. 29A eine schematische Darstellung eines Variabelventilmechanismus mit Pha sendifferenz,

Fig. 29B eine Darstellung des Betriebes des in Fig. 29A gezeigten Mechanismus,

Fig. 30A eine schematische Darstellung eines elektromagnetischen Ventilmecha nismus,

Fig. 30B eine Darstellung des Betriebes des in Fig. 30A gezeigten Mechanismus,

Fig. 31A und 31B jeweils schematische Darstellungen eines Luftflusses oder von Luftflüssen innerhalb eines Zylinders,

Fig. 32A und 32B jeweils Ansichten eines Aufbaus eines Hilfseinlaßpfades, der Trommellufiflüsse bildet,

Fig. 33A eine schematische Ansicht eines Motoraufbaus mit einem TCV, das Trommelluftflüsse ausbildet, und

Fig. 33B eine Ansicht von TCVs.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Ein in Fig. 1 gezeigter Motor ist mit einem Kurbelmechanismus 23 versehen, und eine Brennkammer 24 ist durch einen mit dem Kurbelmechanismus 23 verbundenen Kolben 22 und einem Motorkopf ausgebildet. Die Brennkammer 24 ist durch ein Einlaßventil 12, ein Auslaßventil 15 und ein Kraftstoffeinspritzventil 11 luftdicht verschlossen, die jeweils im Motorkopf 25 angebracht sind. Das Einlaßventil 12 und das Auslaßventil 15 werden jeweils durch Variabelventilmechanismen 13 und 14 bewegt. Der Motor läßt durch Heben des Kolbens 22 für eine Verbrennung benötigte Luft in die Brennkammer 24 ein. Die in den Motor einzulassende Luft enthält Staub, der durch einen Luftfilter 8 entfernt wird, und eine mit einem Luftmengenmesser 9 gemessene Einlaßluftflußrate eine Steuereinheit 5 zum Steuern des Motors erfaßt einen Motorbetriebszustand in Abhängigkeit von Signalen verschiedener Sensoren und steuert in Abhängigkeit von den erfaßten Ergebnissen die Variabelventilme chanismen 13, 14, ein AGR-Ventil 20 und das Kraftstoffeinspritzventil 11, die je weils am Motor angebracht sind. Betriebsgrößen eines Gaspedals 2, das von einem Fahrer 1 des Fahrzeugs, an dem der Motor angebracht ist, betätigt wird, werden in elektrische Signale umgewandelt und in die Steuereinheit 5 eingegeben.

In Fig. 2 ist ein Aufbau der Steuereinheit 5 gezeigt. Signale verschiedener Sensoren wie z. B. eine Motordrehzahl oder Umdrehungsanzahl, ein Einlaßluftdruck, eine Einlaßlufttemperatur, eine Wassertemperatur, ein Gaspedalbetätigungsgrad, eine Einlaßluftflußrate, Kraftstoffzusammensetzungen etc. werden in eine Betriebszu standserfassungseinrichtung 101 eingegeben. Zu den anderen Eingangssignalen ge hören z. B. ein Signal von einem Kurbelwinkelsensor 26, 27, der an einer Kurbelwel le 23 angebracht ist, ein Signal von einem Luftflußverhältnissensor 16, der in einem Auslaßkanal angebracht ist, ein Signal von einem Temperatursensor 17, der die Temperatur eines Abgaskatalysators erfaßt, etc. Eine Luft-/Kraftstoffverhältnisein stelleinrichtung 102 stellt ein Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von zumindest einem der Signale von der Betriebszustandserfassungseinrichtung 101 ein. Außer dem bestimmt die Betriebszustandserfassungseinrichtung 101 einen Kaltflammen ereignisbereich, der im voraus in der Steuereinheit 5 gespeichert wird, in Abhängig keit von der Information eines Kraftstoffzusammensetzungssensors. Eine Zylinde rinnenzustandssteuereinrichtung 103 schätzt den Druck und die Temperatur in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunktes des Motors in Abhängigkeit von zumin dest einem der Signale der Betriebszustandserfassungseinrichtung 101 und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von der Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung eingestellt wird. Ein Steuersignal wird in die Zylinderinnenzustandssteuereinrich tung 104 eingegeben, so daß die Schätzergebnisse den Kaltflammenbereich durch laufen. Das Innere der Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung 104 besteht aus einer AGR-Steuereinrichtung 105, einer Variabelventilsteuereinrichtung 106 und einer Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 107. Die AGR-Steuereinrichtung 105 gibt ein Steuersignal an das AGR-Ventil 20 aus, um eine AGR-Menge zu ändern. Die Va riabelventilsteuereinrichtung 106 gibt ein Steuersignal an den Variabelventilme chanismus 13 aus, der das Einlaßventil 12 betreibt. Die Kraftstoffeinspritzsteuer einrichtung 107 gibt ein Steuersignal an das Kraftstoffeinspritzventil 11 aus, um eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Einspritzzeitpunkt anzupassen.

Fig. 3 ist ein Graph zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einstellen eines Luft- /Kraftstoffverhältnisses durch die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 102. Die Luft-/Kraftstoffeinstelleinrichtung 102 bestimmt eine Kraftstoffeinspritzmenge Qf unter Verwendung der Information von der Betriebszustandserfassungseinrich tung 101 über die Einlaßluftflußrate, die Motordrehzahl, das benötigte Motordreh moment. Das benötigte Motordrehmoment T kann in der Betriebszustandserfas sungseinrichtung 101 aus einer Gaspedalbetriebsgröße erhalten werden. Luft-/Kraft stoffverhältnisse werden als Verhältnisse zwischen den Einlaßluftmengen Qa und Kraftstoffeinspritzmengen Qf berechnet.

Fig. 4A zeigt einen Zylinderinnendruck und eine Wärmefreisetzrate während einer Selbstzündungsverbrennung. Die Bezugsziffer 36 bezeichnet eine Wellenform, die durch Änderung des Druckes in der Brennkammer des Motors gebildet wird und von einem Zylinderinnendrucksensor gemessen wird. Das Bezugszeichen 37 zeigt die Wärmefreisetzraten, die von der Wellenform 36 erhalten werden. Im Selbstzün dungsmotor ist der Zündzeitpunkt nicht definiert, da die Zündung nicht von einer Zündkerze erzwungen wird. In der Nähe eines Kreises, der auf der Wellenformkur ve 36 gezogen ist, kommt eine Änderung der Druckwellenform vor. Aus Sicht der Wärmefreisetzratenkurve 37 erhöht sich die Wärmefreisetzrate zu dieser Zeit, wo durch erkannt wird, daß Wärme freigesetzt wird. Die Wärmefreisetzung wird kalte Flamme genannt, und eine danach vorkommende große Wärmefreisetzung wird heiße Flamme genannt. Es ist für eine normale Selbstzündungsverbrennung not wendig, daß die kalte Flamme erzeugt wird, und wenn eine kalte Flamme erzeugt ist, wird die Verbrennung nach der Erzeugung der kalten Flamme zu einer Heiß flammenreaktion hin verschoben, was so gesehen werden kann, daß die Kaltflam menreaktion als Feuerquelle dient. In einem Zündverbrennungssystem mittels Zündkerze wird nicht eine kalte Flamme, sondern nur eine heiße Flamme gemessen. Das heißt für diesen Fall, daß die Zündung durch die Zündkerze zur Wärmequelle wird und dadurch eine Heißflammenreaktion verursacht. Eine Kaltflamme wird je doch bei einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von etwa 80 bis 25 erzeugt, und wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis kleiner als dieser Wert wird, d. h. die Kraftstoffmenge an wächst, gibt es eine Heißflammenreaktion, bevor die kalte Flamme erzeugt wird. Die Heißflammenreaktion ist keine normale Selbstzündungsverbrennung, sondern ein Phänomen in der Nähe von Klopfen. Eine Grenze eines Selbstzündungsmotors zu einem hohen Drehmoment hin wird durch dieses Klopfphänomen beschränkt. Dieses kommt daher, daß der Zündzeitpunkt bei einer Erhöhung der Kraftstoffmen ge nicht richtig gesteuert werden kann. Ein Punkt der vorliegenden Erfindung be steht darin, daß ein Zündzeitpunkt sogar bei einem hohen Drehmoment richtig ge steuert werden kann.

Fig. 4B zeigt eine Zündgrenze einer Selbstzündungsverbrennung unter Verwendung von Beziehungen zwischen Temperaturen und Drücken. Eine Zündgrenze eines Gasgemisches ist durch eine Kurve 38 gezeigt. Die Kurve 38 bedeutet, daß eine Zündung nicht auf der linken Seite der Kurve 38, sondern auf der rechten Seite vor kommt. Kalte Flammen werden in und um einen Bereich 43 erzeugt. Die Kurve än dert sich gemäß der Art des Kraftstoffs und der Gemischkonzentration, jedoch wird hier für die Erläuterung angenommen, daß die Breite der Änderung gering ist. Es wird ein Fall betrachtet, bei dem ein Gemisch, das ausreichend gemischt ist und ein Luft-/Kraftstoffverhältnis von 40 hat, in die Brennkammer eingelassen und verdich tet wird. Die Temperatur und der Druck vor der Verdichtung zu diesem Zeitpunkt sind durch 40a gezeigt. Der Druck und die Temperatur wachsen durch Verdichtung entlang einer Kurve 40 an, gelangen in einen Kaltflammenbereich 43 und erreichen einen Punkt 40b nach der Verdichtung. Eine kalte Flamme, wie in Fig. 8 gezeigt, wird erzeugt, wenn sie den Kaltflammenbereich 43 durchlaufen, und darauf folgend ereignet sich eine Heißflammenreaktion. Das heißt für den Fall eines Gemisches mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von etwa 40, daß sie den Kaltflammenbereich durchlaufen, so daß eine normale Selbstzündungsverbrennung bewirkt wird. Als nächstes wird ein Fall betrachtet, bei dem ein Luft-/Kraftstoffverhältnis 15 beträgt. Für den Fall eines Gemisches mit einem kleinen Luft-/Kraftstoffverhältnis wird ein spezifisches Wärmeverhältnis klein, so daß ein Temperaturanstieg durch Verdich tung gering ausfällt. Als Ergebnis ist ein ansteigender Verlauf des Drucks und der Temperatur während der Verdichtung durch Kurve 39 gezeigt, der nicht den Kalt flammenbereich 43 durchläuft. Als Ergebnis erreichen sie einen Punkt 39b nach der Verdichtung, und es wird eine Heißflammenreaktion ohne Kaltflammenreaktion bewirkt. Eine Wärmeerzeugungsrate wird zu diesem Zeitpunkt steil, wie durch Kur ve 46 gezeigt, und eine derartige steile Wärmefreisetzung verursacht Klopfen. Ein Unterschied eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Gemisches verändert einen Punkt, den Druck und Temperatur nach einer Verdichtung erreichen, und die Ver brennungsbedingung ist in Abhängigkeit davon, ob der Punkt innerhalb oder außer halb des Kaltflammenbereichs liegt, unterschiedlich. Ein Punkt der vorliegenden Erfindung ist es so zu steuern, daß der Punkt den Kaltflammenbereich sogar zu einer Zeit hohen Drehmoments durchläuft, bei dem ein Luft-/Kraftstoffverhältnis klein ist. Da als Ursache für die Unfähigkeit, den Kaltflammenbereich zu durchlaufen, angesehen wird, daß das spezifische Wärmeverhältnis klein wird, wenn ein Luft- /Kraftstoffverhältnis klein und eine Temperatur nach der Verdichtung niedrig wird, wird mittels AGR eine Anfangstemperatur eines Gemisches auf einen Punkt 42a angehoben. Die Temperatur erreicht nach der Verdichtung einen Punkt 42b, tritt in den Kaltflammenbereich ein und durchläuft diesen. Es kann ein äußeres AGR- System eingesetzt werden, das einen Bypasskanal verwendet, der von einer Auslaß leitung zu einer Einlaßleitung führt, um eine AGR durchzuführen, jedoch reicht ein inneres AGR-System aus, das einen Variabelventilmechanismus zur Änderung der Überdeckung eines Auslaßventils verwendet. Außerdem wird berücksichtigt, daß in Abhängigkeit von der Konzentration eines Gemisches eine lange Zeit vergeht, bis es einen Verdichtungstotpunkt nach Eintritt in den Kaltflammenbereich erreicht, und daß ein Zündzeitpunkt vor dem oberen Totpunkt liegt. Daher wird es so gesteuert, daß der Zündzeitpunkt durch Verringern eines Verdichtungsverhältnisses durch Verzögerung eines Schließzeitpunkts des Einlaßventils und durch Verringerung des Drucks nach der Verdichtung wie durch den Pfeil 44 gezeigt dichter am oberen Tot punkt liegt.

Fig. 5 zeigt den Inhalt einer Steuerung der vorliegenden Erfindung. Die Steuerein heit 5 des Motors erfaßt einen Betriebszustand und stellt ein Soll-Luft-/Kraftstoff verhältnis ein. Da die Zündgrenzkurve wie in Fig. 4B gezeigt in Abhängigkeit vom verwendeten Kraftstoff bestimmt wird, ist es möglich, einen Soll-Zylinderinnen zustand (Temperatur und Druck) einzustellen. Ob der Zylinderinnenzustand durch eine Einlaßtemperatur T1, einen Einlaßdruck Pa und ein derzeitig eingestelltes Luft- /Kraftstoffverhältnis 47 den Soll-Zylinderinnenzustand erreicht, d. h., ob er in den Kaltflammenbereich eintritt, wird unter Verwendung eines Zylinderinnenzustands schätzmodells 48 geschätzt. Berechnungsgleichungen des Zylinderinnenzustands schätzmodells 48 werden im folgenden erläutert.

Die Gleichung (1) wird zur Schätzung eines Zylinderinnendrucks verwendet:

P(θ) = Pa * {V1/V2(θ)} ^ (n) (1)

Die Gleichung (2) wird zur Schätzung einer Zylinderinnentemperatur verwendet:

T(θ) = T1*{V1/V2(θ) ^ (n-1) (2)

Hierbei ist P(θ) ein Zylinderinnendruck bei einem Kurbelwinkel θ, Pa ein Zylinde rinnendruck oder Einlaßinnendruck unmittelbar vor dem Beginn einer Verdichtung, V1 ein Volumen der Brennkammer unmittelbar vor dem Beginn einer Verdichtung, V2 (θ) ein Volumen der Brennkammer bei einem Kurbelwinkel θ, n ein polytropi scher Index, T(θ) eine Zylinderinnentemperatur bei einem Kurbelwinkel θ und T1 eine Zylinderinnentemperatur oder Einlaßtemperatur unmittelbar vor dem Beginn einer Verdichtung. Eine Berechnung gemäß der obigen Gleichungen (1) und (2) muß nicht notwendigerweise für jedes einzelne Kurbelwinkelgrad durchgeführt werden, sondern es ist ausreichend, wenn die Berechnung nur in einem Bereich von z. B. 40 Grad bis 0 Grad vor dem oberen Totpunkt innerhalb einer Änderungsbreite eines Soll-Zündzeitpunkts durchgeführt wird.

Wie in Fig. 4B gezeigt, werden für den Fall, bei dem ein eingestelltes Luft-/Kraft stoffverhältnis klein ist und nicht in den Kaltflammenbereich eintritt, Mittel wie z. B. einer Einführung von AGR unter Verwendung des variablen Ventils und Änderung eines Verdichtungsverhältnisses berücksichtigt. Konkret wird eine Differenz zwi schen einem Schätzergebnis des Zylinderinnenzustands nach einer Verdichtung und einem Kaltflammenbereich, der ein Soll-Zylinderinnenzustand ist, berechnet, und ein Steuermittel und ein Betriebsgrößenoptimum zur Korrektur der Differenz unter Verwendung eines Steuermittelmodells berechnet.

Fig. 6 zeigt ein Steuerverfahren eines Zylinderinnenzustands mittels AGR. Es ist möglich, ein Verhältnis einer neuen Luftmenge und einer AGR-Gasmenge in der Einlaßluft, d. h. eine AGR-Rate, durch Änderung einer AGR-Gasmenge, die das AGR-Ventil 20 durchläuft, zu ändern. Da sich die AGR-Rate erhöht, erhöht sich eine Abgasmenge mit relativ hoher Temperatur im Einlaßgas, so daß eine Einlaß gastemperatur steigt und die Zylinderinnentemperatur zu Beginn einer Verdichtung, wie durch Kurve 111 angezeigt, steigt. Als Ergebnis ändert sich, wie durch Kurve 110 angezeigt, die Zylinderinnentemperatur nach einer Verdichtung, und es ist möglich, die Temperatur auf einen höheren Wert anzuheben als der einer Tempera tur, bei der eine kalte Flamme erzeugt wird.

Fig. 7 zeigt ein Steuerverfahren eines Zylinderinnenzustands mittels eines variablen Ventils.

Eine Einlaßluftmenge ändert sich wie durch die Kurve 116 angezeigt durch Ände rung des Ventilschließzeitpunkts eines Einlaßventils. Als Ergebnis ändert sich, wie durch Kurve 115 angedeutet, der Zylinderinnendruck nach einer Verdichtung, und es ist möglich, den Druck über den Druck, bei dem eine kalte Flamme erzeugt wird, einzustellen. Ein Kaltflammenerzeugungsbereich ist nahezu durch den verwendeten Kraftstoff bestimmt, so daß sich die minimale Temperatur und der minimale Druck zur Erzeugung einer kalten Flamme wie in Fig. 6 und 7 gezeigt nicht großartig än dern. Obwohl ein Punkt der vorliegenden Erfindung darin besteht, so. zu steuern, daß der Zylinderinnenzustand den Kaltflammenbereich durchläuft, ist es für eine Motorverbrennung wichtig, in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunktes zu zün den, um zu brennen. In Fig. 7 wird der Druck nach einer Verdichtung für den Fall, daß ein Schließzeitpunkt des Einlaßventils auf 30° ABCD eingestellt wird, größer als der minimale Druck im Kaltflammenerzeugungsbereich, wie durch Linie 118 gezeigt. Unter dieser Bedingung tritt er mitten in der Verdichtung in den Kaltflam menerzeugungsbereich ein, und es wird zur Verbrennung eine Zündung bewirkt, die viel früher als der obere Totpunkt stattfindet. Für eine Zündung in der Nähe des oberen Totpunktes ist es notwendig, die Differenz zwischen dem Druck nach einer Verdichtung und dem minimalen Druck im Kaltflammenerzeugungsbereich gering zu machen. Daher wird der Schließzeitpunkt des Einlaßventils geändert und eine Steuerung bewirkt, um ein wirkliches Verdichtungsverhältnis zu verringern.

Fig. 8 zeigt ein Verfahren zum Durchlaufen des Kaltflammenbereichs mittels Kraftstoffeinspritzung.

Ein Gegenstand ist eine zu frühe Zündung eines Selbstzündungsmotors bei hohem Drehmoment, d. h., wenn ein Luft-/Kraftstoffverhältnis klein ist wenn eine zu einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von z. B. etwa 15 äquivalente Kraftstoffmenge während eines Einlaßtaktes zu einer Zeit eingespritzt wird, zu der die Geschichte der Tempe ratur und des Druckes eines Gemisches im Zylinder wie durch Kurve 120 gezeigt verläuft und den Kaltflammenbereich nicht durchläuft. Wenn im Gegensatz dazu eine Kraftstoffeinspritzmenge während eines Einlaßtaktes die Hälfte der oder weni ger als die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge ist und ein Luft-/Kraftstoffverhältnis etwa 30 oder mehr beträgt, verläuft die Geschichte der Temperatur und des Drucks des Zylinderinnengemisches wie durch Kurve 121 gezeigt. Dieses kommt daher, daß der polytropische Index n der Gleichungen (1) und (2) durch ein großes Luft- /Kraftstoffverhältnis groß wird und die Temperatur ansteigt. Im Falle eines Gemi sches mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von etwa 30 bis 40 oder so tritt er durch Verdichten des Gemisches, wie es vorliegt, in den Kaltflammenbereich entspre chend der gepunkteten Linie 123 ein, und das Gemisch wird gezündet und ver brannt. Jedoch ist es in diesem Fall aufgrund einer geringeren eingespritzten Kraft stoffmenge schwierig, das benötigte Drehmoment auszugeben, so daß die verblei bende Kraftstoffmenge später im Verdichtungstakt eingespritzt wird. Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung liegt in der Nähe eines Sternes *, angezeigt durch 122, und vor dem Eintritt in den Kaltflammenbereich. Der Zustand innerhalb der Brenn kammer zu diesem Zeitpunkt ist schematisch in Fig. 9 gezeigt. Bezugszeichen 52 bezeichnet ein Einspritzpulssignal. Ein Gemisch 21a wird durch Kraftstoffeinsprit zung mit der Pulsbreite Ti1 während des Einlaßtaktes gebildet. Ein Luft-/Kraftstoff verhältnis dieses Gemisches beträgt etwa 30 oder mehr. Kraftstoff 21b wird später im Verdichtungstakt mit der Pulsbreite Ti2 eingespritzt. Da es wünschenswert ist, zu zünden, nachdem der Kraftstoff 21b gemäßigt in der Brennkammer verteilt wur de, wird der Zündzeitpunkt des Kraftstoffs 21b durch Berücksichtigung der Vertei lungszeit des Kraftstoffsprays etc. bestimmt.

Fig. 10 zeigt ein Steuerflußdiagramm der vorliegenden Erfindung.

Wenn der Motor im Selbstzündungsmodus betrieben wird, wird immer eine Zünd zeitpunktsteuerung durchgeführt. Zunächst berechnet die Betriebszustandserfas sungseinrichtung das benötigte Motordrehmoment aus einem Gaspedalbetätigungs grad, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Änderung einer Getriebestellung etc. Außerdem wird eine Motordrehzahl (Umdrehungsanzahl) ausgelesen und ein Soll- Luft-/Kraftstoffverhältnis eingestellt. Ein Soll-Zylinderinnenzustand wird in Ab hängigkeit von dem verwendeten Kraftstoff bestimmt. Der Soll-Zylinderinnenzu stand bedeutet einen eine Kaltflamme erzeugenden Temperatur- und Druckbereich. Eine für die aktuelle Betriebsbedingung geeignetes Steuermittel und seine Betriebs größen (eine AGR-Menge und ein Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils) werden vorsorglich bestimmt, ein Einlaßdruck Pa und eine Einlaßtemperatur T1 ausgelesen und ein Zylinderinnenzustand nach einer Verdichtung bei dem Soll-Luft-/Kraftstoff verhältnis geschätzt. Im Schritt 53 werden das Schätzergebnis und der Soll-Zylin derinnenzustand verglichen, und wenn das Schätzergebnis innerhalb des Soll-Zy linderinnenzustands liegt, d. h. dem Kaltflammenbereich, wird ein Steuersignal an die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung ausgegeben. Wenn sich das Schätzer gebnis von dem Soll-Zylinderinnenzustand unterscheidet, wird die Differenzgröße im Schritt 55 berechnet und eine Variabelventilbetriebsgröße und eine AGR-Menge zur Korrektur der Differenz unter Verwendung von im voraus im ROM der Steuer einheit im Schritt 54 gespeicherten Daten durch ein Steuereinrichtungsmodell ge schätzt.

Fig. 11 zeigt eine Beziehung zwischen der Zündbarkeit des Kraftstoffs und Kalt flammenbereichen.

In Fig. 11 bezeichnen 50 eine Zündgrenzkurve des verwendeten Kraftstoffs und 43 Kaltflammenbereiche. Die Kaltflammenbereiche unterscheiden sich entsprechend den Kraftstoffzusammensetzungen voneinander, sie bewegen sich in Richtung niedriger Temperatur als Kaltflammenbereich 43b im Falle guter Zündbarkeit und bewegen sich in Richtung hoher Temperatur als Kaltflammenbereich 43a im Falle schlechter Zündbarkeit. Die Zündbarkeit kann z. B. durch Mischen von Benzin und Leichtöl angepaßt werden.

Fig. 12 zeigt eine Beziehung zwischen einem Gemischverhältnis von Benzin/Leicht öl und der Zündbarkeit. Als Kraftstoff für Dieselmotoren verwendetes Leichtöl be sitzt ein gutes Zündvermögen und zündet in einer Atmosphäre hoher Temperatur selbst. Andererseits ist Benzin schlecht zu zünden und wird mit der von einer Zünd kerze in Benzinmotoren zugeführten Zündenergie gezündet. Daher kann die Zünd barkeit entsprechend der Linie 125 durch Änderung ihres Gemischverhältnisses ge steuert werden.

Als Verfahren zur Steuerung eines Gemischverhältnisses werden zwei Verfahren betrachtet, wovon das eine ein Verfahren ist, bei dem Benzin und Leichtöl einem Kraftstofftank 130 mit einem vorgeschriebenen Verhältnis zugeführt werden, um ein Kraftstoffgemisch 131 herzustellen, und bei dem das Kraftstoffgemisch durch eine Kraftstoffpumpe 132 im Kraftstofftank wie in Fig. 13 gezeigt an einen Motor übertragen wird, und andererseits ein Verfahren, bei dem ein Benzinkraftstofftank 130a und ein Leichtölkraftstofftank 130b getrennt vorgesehen sind, wobei Benzin und Leichtöl aus den Tanks in einer Mischvorrichtung 133 mit einem vorgeschrie benen Verhältnis gemischt werden und das Kraftstoffgemisch durch die Kraftstoff pumpe 132 wie in Fig. 14 gezeigt an den Motor übertragen wird.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 15 beschrieben.

Der grundlegende Aufbau der Erfindung ist derselbe wie der der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, so daß eine Erläuterung desselben ausgelassen wird. Der Unter schied zur Ausführungsform der Fig. 1 besteht darin, daß die vorliegende Ausfüh rungsform eine eingebaute Zündkerze 57 hat.

Fig. 16 zeigt einen Betriebsbereich der vorliegenden Ausführungsform. In Fig. 16 ist auf der Abszisse die Motordrehzahl und auf der Ordinate das Motordrehmoment dargestellt. Die Zündkerze wird in den Bereichen 58, 60 verwendet, die jeweils durch schräge Linien dargestellt sind. Der Bereich 60 stellt eine Startzeit dar.

Fig. 17 zeigt ein Steuerflußdiagramm.

Bei der Betätigung eines Schlüsselschalters beginnt zuerst das Auslesen der Motor drehzahl, der Einlaßtemperatur und der Wassertemperatur. Die Motordrehzahl be trägt zu dieser Zeit noch 0 U/min. Danach wird ein Startermotor betätigt, um mit dem Kurbeln zu beginnen. Die Kurbelmotordrehzahl beträgt 200 bis 300 U/min. Außerdem wird mit dem Einspritzen von Kraftstoff und der Zündung begonnen, und es wird im Schritt 61 vergewissert, daß die Motordrehzahl ansteigt. Eine Kraftstoff zufuhrmenge zur Zeit des Kurbelns wird entsprechend einem geringfügig kleineren Luft-/Kraftstoffverhältnis als ein theoretisches Luft-/Kraftstoffverhältnis eingestellt, so daß der Start glatt ausgeführt werden kann. Nachdem die Motordrehzahl ange stiegen ist, wird ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis in der Nähe des theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnisses eingestellt, so daß eine normale Verbrennung durchge führt werden kann. Im Schritt 62 wird abgefragt, ob die Motordrehzahl eine Leer laufdrehzahl überschreitet. Im Schritt 63 wird abgefragt, ob die Wassertemperatur ausreichend angestiegen ist. Wenn die Wassertemperatur niedrig ist, wird das Soll- Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen kleinen Wert eingestellt und eine Wärmeerzeu gungsmenge erhöht. Schließlich wird im Schritt 64 abgefragt, ob eine Einlaßtempe ratur für eine Selbstzündung geeignet ist, wonach das Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis in einen Bereich eingestellt wird, in dem eine Selbstzündung möglich ist, und eine Luftflußrate durch Änderung einer Öffnung des variablen Ventils erhöht wird. Zur selben Zeit wird die Zündung angehalten.

Fig. 18 zeigt Zeitdiagramme der Motordrehzahl, der Kraftstoffeinspritzpulsbreite, des Zündsignals und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zur Zeit des Startens.

Zum Zeitpunkt 0 wird der Schlüsselschalter betätigt und zum Zeitpunkt T1 wird der Startermotor gestartet. Der Motor wird durch den Starter gedreht, so daß er mit 200-300 U/min läuft. Zu dieser Zeit werden die Kraftstoffeinspritzung und Zün dung begonnen. Während des Kurbelns wird eine relativ große Kraftstoffmenge eingespritzt. Daher wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis kleiner als das theoretische Luft-/Kraftstoffverhältnis. Wenn die Motordrehzahl zum Zeitpunkt T2 ansteigt, wird die Kraftstoffeinspritzpulsbreite verkürzt, um ein geringfügig größeres Luft- /Kraftstoffverhältnis zu erzielen, wodurch eine normale Verbrennung bewirkt wird. Die Wassertemperatur steigt durch die Wärme des Motors bis zum Zeitpunkt T3 an. Nachdem die Wassertemperatur angestiegen ist, wird die Kraftstoffeinspritzpuls breite weiter verkürzt, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf das theoretische Ver hältnis einzustellen. Dann wird abgefragt, ob die Einlaßtemperatur eine zur Selbst zündung geeignete Temperatur ist, und wenn eine Selbstzündung möglich ist, wird die Zündung zum Zeitpunkt T4 angehalten. Zur selben Zeit hat sich ein Öffnungs grad des variablen Ventils geändert, so daß eine Luftflußrate ansteigt und ein Luft- /Kraftstoffverhältnis groß wird. Wenn es wie in Fig. 16 gezeigt in den Selbstzün dungsbereich 59 eintritt, wird danach die in Fig. 10 gezeigte Zündzeitpunktsteue rung durchgeführt. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis ändert sich im Selbstzündungsbe reich 59 gemäß dem notwendigen Drehmoment auf 80-25, jedoch beträgt die von dem Motor ausgegebene NOx-Menge einige 10 ppm, was ein kleiner Wert ist.

Wenn das benötigte Motordrehmoment außerdem groß ist, wird es in den Bereich 58 verschoben. Im Bereich 58 wird eine Fremdzündung, bei der eine Zündung durch eine Zündkerze bewirkt wird, verwendet, und ein eingestelltes Luft-/Kraftstoffver hältnis ist gleich dem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis, so daß ein Dreiwege katalysator verwendet werden kann. Daher ist auch in diesem Bereich eine NOx- Ausstoßmenge von einem Auslaßkanal eines Fahrzeugs gering.

Fig. 19 zeigt ein Steuerflußdiagramm bei dem der Selbstzündungsbereich 59 und der Zündhilfebereich 58 voneinander geändert werden. Innerhalb des Selbstzündbe reichs 59 wird das benötigte Motordrehmoment aus einem Gaspedalbetätigungs grad, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Geschwindigkeitänderungsgetriebe position berechnet. Außerdem wird über eine Abbildung bzw. eine Tabelle der Motordrehzahl ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis eingestellt. Wenn das Soll-Luft- /Kraftstoffverhältnis 25 oder weniger beträgt, wird es in den Zündhilfebereich 59 verschoben. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis 25 ist ein Grenz-Luft-/Kraftstoffverhält nis, bei dem eine geringe NOx-Verbrennung durch Selbstzündung bewirkt werden kann. Wenn es in den Zündhilfebereich verschoben wird, wird zuerst ein Soll-Zünd zeitpunkt in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung eingestellt und die Zündung begonnen. Zu dieser Zeit beträgt das Luft-/Kraftstoffverhältnis noch 25 oder so, das größer ist als ein Zündgrenz-Luft-/Kraftstoffverhältnis eines homogenen Gemisches, so daß eine Verbrennung durch Selbstzündung ohne Zündung durch die Zündkerze bewirkt wird. Danach wird eine Lufiflußrate durch Drosseln des variablen Ventils verringert, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis gleich dem theoretischen Luft- /Kraftstoffverhältnis wird, und es beginnt eine Selbstzündung. Zur selben Zeit wird im Schritt 71 auch der Zündzeitpunkt angepaßt. Nach einer Verschiebung in den Zündhilfebereich wird im Schritt 70 abgefragt, ob das Motordrehmoment das benö tigte Motordrehmoment ist, und wenn sich das wirkliche Motordrehmoment von dem benötigten Motordrehmoment unterscheidet, wird zur Änderung des Drehmo ments eine Luftflußrate angepaßt, so daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis nicht ändert.

Fig. 20 zeigt ein Zeitdiagramm, bei dem zwischen Betriebsbereichen gewechselt wird.

Im Selbstzündungsbereich ändert sich ein Luft-/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von dem Motordrehmoment, bis es etwa 80-25 erreicht. Ein Zündsignal wurde natürlich ausgeschaltet. 72 bezeichnet ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis und 73 ein wirkliches Luft-/Kraftstoffverhältnis. Außerdem bezeichnet 75 ein Soll-Motordreh moment und 76 ein wirkliches Motordrehmoment. Wenn das Soll-Luft-/Kraftstoff verhältnis zum Zeitpunkt T1 25 oder weniger beträgt, wird eine Kraftstoffeinspritz menge so gesteuert, daß ein Luft-/Kraftstoffverhältnis etwa 25 beträgt, wobei zur selben Zeit die Zündung begonnen wird. Eine Betriebsgröße des variablen Ventils wird zum Zeitpunkt T2 geändert, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis so zu ändern, daß es gleich dem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis ist. Eine Kraftstoffein spritzmenge wird zu dieser Zeit nicht geändert, so daß das Motordrehmoment glatt gewechselt wird. Danach wird eine Betriebsgröße des variablen Ventils geändert, so daß das theoretische Luft-/Kraftstoffverhältnis sich nicht ändert, um zu bewirken, daß sich das Motordrehmoment einem Sollwert annähert. Die Wechselsteuerung ist innerhalb 100 ms beendet, so daß die Komfortabilität eines fahrenden Fahrzeugs dadurch nicht verschlechtert wird.

Eine andere Ausführungsform wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 21 beschrie ben.

Ein Motoraufbau der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie der in Fig. 15 gezeigte, und es wird ein Fall betrachtet, bei dem ein Sensor eingebaut ist, mit dem z. B. eine Verbrennungsreaktion innerhalb der Brennkammer des Motors erfaßt wer den kann. Fig. 21 zeigt einen schematischen Aufbau einer Steuereinheit 5 für diesen Fall. Bei diesem Aufbau ist zusätzlich zum in Fig. 2 gezeigten Aufbau ein Rück führsignal 108 hinzugefügt. In diesem Rückführsignal kann ein Ergebnis der Erfas sung der Verbrennungsreaktion etc. verwendet werden.

Fig. 22 zeigt einen Aufbau, bei dem die Zündkerze 57 als Verbrennungsreaktions sensor verwendet wird, für den ein Ionenstromsensor, der den in der Brennkammer erzeugten Jonenstrom erfaßt, verwendet wird. In den in Fig. 16 gezeigten Betriebs bereichen wird die Zündkerze als eine Vorrichtung zur Zufuhr von Zündenergie in den Bereichen 58 und 60 verwendet, jedoch nicht in dem Selbstzündbereich 59. Hier wird die Zündkerze in diesem Bereich für eine Vorrichtung zur Erfassung des Zündzeitpunkts während der Selbstzündung verwendet. Im Zündhilfebereich ver sorgt eine Zündspule 77 durch Verstärkung eines Zündsignals von der Steuereinheit 5 die Zündkerze 57 mit Zündenergie, um die Spannung anzuheben. Im Selbstzünd bereich wird von der Zündspule eine hohe Spannung an die Zündkerze 57 angelegt, die als Ionenstromerfassungsvorrichtung verwendet wird. Wenn eine Verbrennung in der Brennkammer bewirkt wird, werden Radikale aufgrund von Zwischenproduk ten erzeugt, und es fließt Strom zwischen den Zündkerzen, an die eine hohe Span nung angelegt wurde. Dieses ist ein Ionenstrom. Der Ionenstrom wird zur Verarbei tung an einen Detektor 78 übertragen.

Fig. 23 zeigt ein Ergebnis der Erfassung des Ionenstroms. 36 bezeichnet eine Zylin derinnendruckwellenform und 37 Wärmefreisetzraten. 81 bezeichnet eine Ionen stromwellenform, deren Form im allgemeinen entsprechend umgekehrt zu den Wärmefreisetzraten 37 ist. Dadurch ist es möglich, die Erzeugungszeit einer heißen Flamme zu erfassen, d. h. die Zündzeit. Außerdem fließt der Jonenstrom nicht beim Vorhandensein von Fehlzündungen, so daß er zur Erfassung von Fehlzündungen verwendet werden kann.

Fig. 24 zeigt ein Flußdiagramm der Zündzeitrückführsteuerung.

Im Schritt 82 werden der Zündzeitpunkt durch Ionenstromerfassung und der Soll- Zündzeitpunkt gemäß der Betriebsbedingung verglichen, und wenn sie sich vonein ander unterscheiden, wird im Schritt 83 eine Differenz berechnet, eine Betriebsgrö ße des variablen Ventils und eine AGR-Menge so bestimmt, daß sie einen geeigne ten Wert annehmen, und sein Signal wird zur Ausübung ausgegeben. Die Rück führsteuerung wird wiederholt.

Reaktionsverläufe der Zündverbrennung werden mit Bezug auf Fig. 25 erläutert.

In der vorliegenden Ausführungsform werden (A) eine Zündverbrennung durch Zündkerze und (B) eine Zündverbrennung durch Verdichtung erläutert. In (A) wird einem Gemisch (gasförmiger Kraftstoff und Luft) um die Zündkerze herum von der Zündkerze Zündenergie zugeführt, und das Gemisch wird thermisch zerlegt, um Olefin-, Alkylradikale zu erzeugen. Olefin-, Alkylradikale werden oxidiert, während sie in Umgebungen mit O₂ reagieren, um CO, H₂ zu erzeugen, wonach eine Ver brennung in einem Heißflammenzustand als eine schnelle Oxidationsreaktion statt findet. Andererseits wird in (B) Kraftstoff durch Temperaturanhebung mittels Ver dichtung oxidiert, wobei eine Wärmeübertragung vom Motor und eine weitere Temperaturanhebung eines Gemisches (Kraftstoff und Luft) durch Wärmeaustausch mittels Mischen mit AGR-Gas und dessen Oxidationsreaktion bei einer relativ ge ringen Temperatur fortschreiten als die Herstellungsreaktion von Olefin-, Alkylra dikalen. Zu dieser Zeit wird Aldehyd hergestellt, um als kalte Flamme zu erschei nen. Eine Kaltflammenreaktion ist eine Wärmefreisetzreaktion wie z. B. eine in Fig. 4A gezeigte Wärmefreisetzrate 37, und eine Temperatur eines Reaktionsfeldes steigt lokal an. CO und H₂ werden durch diesen Temperaturanstieg erzeugt, wonach die Reaktion zu einer Heißflammenreaktion hin verschoben wird, um CO₂ und H₂O zu erzeugen, und die Verbrennung endet. Im Falle einer Kaltflammenreaktion ist diese nicht auf einen besonderen Ort der Brennkammer und auf einen einzigen Ort be schränkt, so daß die Kaltflammenreaktion an mehreren Orten fortschreitet. Daher gibt es viele Reaktionsorte, deren Temperatur durch die Kaltflammenreaktion ange hoben wird, und es findet eine Zündverbrennung an vielen Punkten statt. Aus Sicht der gesamten Brennkammer ist der Fortpflanzungsabstand der Verbrennungsflam me, die sich an einem Reaktionsort ereignet, zu einem benachbarten Reaktionsort sehr kurz, so daß die Verbrennung innerhalb kurzer Zeit vollendet ist.

Fig. 26 zeigt als weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfah ren zur Steuerung eines Motors unter Verwendung von Straßenverkehrsinformatio nen aus einem Fahrzeug. Straßenverkehrsinformationssysteme, die Stauinformatio nen aufgrund des Aufbaus oder der Verkehrsbeschränkung von Straßen liefern und Besetztinformationen von Parkzonen sind eingerichtet, und eines von ihnen kann man sich als automatische Geschwindigkeitsregelung und Fahren nach einem vor ausfahrenden Fahrzeug auf einer Autobahn vorstellen. Auf einer in Fig. 26 gezeig ten Autobahn 201 ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, einen ausreichenden Abstand zwischen den Fahrzeugen einzuhalten, jedoch ist es wünschenswert, einen Abstand zwischen den Fahrzeugen zu verkürzen, damit viele Fahrzeuge zur Nut zung auf den Straßen fahren können. Daher empfängt die Steuerung 5 Informatio nen über einen vorderen Bereich der Autobahn 201, die zum Fahren entsprechend einer Straßenverkehrsinformationsversorgungsausrüstung 200 verwendet wird, die um die Autobahn 201 herum angebracht ist, insbesondere Stauinformationen und Fahrzeugabstandsinformationen von vorherigen Fahrzeugen über einen Empfänger 98 und steuert den Motor 99 unter Verwendung der Information.

Fig. 27 zeigt einen Aufbau einer Steuereinheit 5 für diesen Fall.

Der Aufbau hat den in Fig. 21 gezeigten Aufbau, wobei das Rückführsignal 108 durch ein von der Außenseite eines Fahrzeugs kommendes Signal 109 ersetzt ist. Als Signal 109 der Außenseite des Fahrzeugs werden hauptsächlich Stauinformatio nen und Informationen über den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vor herigen Fahrzeug genommen und während der automatischen Geschwindigkeitsre gelung in der Betriebszustandserfassungseinrichtung 101 zur Berechnung eines be nötigten Motordrehmoments verwendet. Während der automatischen Geschwindig keitsregelung betätigt ein Fahrer ein Gaspedal nicht, so daß es unmöglich ist, das benötigte Motordrehmoment aus einer Betriebsgröße des Gaspedals zu berechnen. In dem Fall, in dem die vordere Straße Raum zum Einordnen von Fahrzeugen hat, keine Gefahr besteht, daß sich ein Stau von Fahrzeugen auf der Straße ausbildet, wird das benötigte Motordrehmoment gesteuert, um eine aktuelle Fahrzeugge schwindigkeit oder -beschleunigung beizubehalten. Wenn andererseits in dem Fall, in dem von der Straßenverkehrsinformationsversorgungsausrüstung 200 eine Infor mation empfangen wird, daß der Fahrzeugabstand von vorherigen Fahrzeugen auf grund eines Fahrzeugstaus auf der vorderen Straße gering geworden ist, wird das benötigte Motordrehmoment klein eingestellt, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 102 stellt ein Luft- /Kraftstoffverhältnis unter Verwendung des auf diese Weise berechneten benötigten Motordrehmoments ein. Daher werden während einer automatischen Geschwindig keitsregelung ein Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß der in die Betriebszustandserfas sungseinrichtung 101 eingegebenen Straßenverkehrsinformationen eingestellt, eine AGR-Menge, eine Betriebsgröße des variablen Ventils und ein Kraftstoffeinspritz verfahren angepaßt und der Motorzylinderinnenzustand gesteuert.

Fig. 28 zeigt jeweilige Aufbauten von erfindungsgemäßen Motoren. Fig. 28 zeigt Schnittansichten von Direkteinspritzmotoren. (A) ist ein Seiteneinspritzmotor, bei dem ein Kraftstoffeinspritzventil 11 an einer Seite der Brennkammer 24 angebracht ist. (B) ist ein Sensoreinspritzmotor, bei dem ein Kraftstoffeinspritzventil 11 in der Mitte der Brennkammer 24 angebracht ist. Die vorliegende Erfindung kann auf be liebige Motoren angewendet werden. Obwohl es wünschenswert ist, daß die Gestalt des oberen Endes des Kolbens flach ist, kann die Kolbenspitze auch die Gestalt ei nes Hohlraums oder eines Ventileinschnitts annehmen.

Die Fig. 29A und 30A zeigen jeweils einen Variabelventilmechanismus, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Einlaßventil und das Auslaßventil ha ben dieselbe Wirkung, so daß das Einlaßventil als Beispiel genommen und erläutert wird.

Fig. 29A zeigt einen Variabelventilphasenmechanismus, der die Zeitpunkte des Öffnens und Schließens des Ventils durch Änderung eines Phasenwinkels θ eines an einer das Einlaßventil auf und ab bewegenden Nockenwelle befestigten Nockenwel lenrades steuert. In Fig. 29B bezeichnet 13a eine Ventilhubkurve bei einem Betrieb mit gewöhnlichen Zeitpunkten, 13b und 13c jeweils eine Ventilhubkurve bei verzö gerter Öffnung und Schließung. Der Einfluß einer Verzögerung des Ventilöffnungs zeitpunkts auf eine Einlaßluftmenge ist gering, jedoch fließt, wenn der Ventilöff nungszeitpunkt verzögert ist, einmal eingelassene Luft zurück, so daß eine Einlaß luftmenge gering wird. Ein Verdichtungsverhältnis kann unter Ausnutzung dieses Phänomens gesteuert werden.

Fig. 30A zeigt einen elektromagnetischen Variabelventilmechanismus, der ein an dem Einlaßventil 12 befestigtes bewegliches Element 133 und elektromagnetische Spulen 131, 132 aufweist. Wenn Strom in die elektromagnetische Spule 131 fließt, wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die zum Öffnen des Einlaßventils an das bewegbare Element 133 angreift. Wenn im Gegensatz dazu Strom in die elek tromagnetische Spule 132 fließt, wird das Einlaßventil geschlossen. Ein Merkmal des elektromagnetischen variablen Ventils ist es, innerhalb kurzer Zeit das Ventil zu öffnen und zu schließen. Der Ventilhub ist durch eine Kurve in Fig. 30B gezeigt. Es weist außerdem das Merkmal auf, daß der Ventilöffnungszeitpunkt und der Ventil schließzeitpunkt unabhängig voneinander gesteuert werden können. In diesem Fall kann auch das Verdichtungsverhältnis durch Ändern des Ventilschließzeitpunkts gesteuert werden.

Die Fig. 31A und 31B zeigen jeweils Luftflußbewegungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Fig. 31A ist eine perspektivische Ansicht von einem Einlaßkanal 30 des Motors zur Brennkammer 24, einen Zustand zeigt, bei dem wäh rend des Geschlossenhaltens eines der Einlaßventile 12 Luft nur vom anderen Ein laßkanal eingelassen wird, und es wird eine horizontale Verwirbelungsluftflußbe wegung 31 in der Brennkammer 24 erzeugt. Fig. 31B zeigt einen Zustand, bei dem zwei Einlaßventile 12 geöffnet sind und vertikale Taumelluftflußbewegungen 32 in der Brennkammer 24 erzeugt werden. Für den erfindungsgemäßen Selbstzündungs motor ist es wichtig, homogen zu mischen und Luft und Kraftstoff unter Verwen dung dieser Luftflußbewegungen ausreichend zu rütteln und vermischen. Im allge meinen verbleibt die Verwirbelungsbewegung in der Verwirbelungsluftflußbewe gung sogar noch spät im Verdichtungstakt, in dem der Kolben angehoben wurde, und die Verwirbelungsluftflußbewegung ist für den Selbstzündungsmotor nicht vor zuziehen. In der Taumelluftflußbewegung wird der Raum für vertikale Verwirbe lung spät im Verdichtungstakt zu Null und wirbelnde Wirbel werden gebrochen, so daß die Luftflußbewegung schwach wird. Daher ist es für den Selbstzündungsmotor wünschenswert, die Trommelluftflußbewegung zu verwenden.

Die Fig. 32A, 32B, 33A und 33B zeigen ein Verfahren zur Erstellung einer Trom melluftflußbewegung.

Die Fig. 32A und 32B zeigen ein Beispiel bei dem eine Hilfseinlaßleitung 33 im Einlaßkanal 30 vorgesehen ist. Luft durchfließt durch Schließen eines Flußuntertei lungsventils 34, das im Einlaßkanal 30 angeordnet ist, die Hilfsluftleitung 33 und wird in die Brennkammer 24 eingelassen. Eine Einlaßfließgeschwindigkeit ist zu dieser Zeit schneller als wenn die Luft durch den Einlaßkanal 30 gelangt ist, so daß ein gerichteter Luftfluß 32 erzeugt wird, der in der Brennkammer 24 zu wirbeln be ginnt. Die Stärke der Taumelluftflußbewegung kann durch Ändern eines Öffnungs grades des Flußunterteilungsventils 34 gesteuert werden. Das heißt, daß die Durch flußrate durch Anpassen von Luftflußraten, die in der Hilfsluftleitung 33 und dem Einlaßkanal 30 fließen, geändert wird.

Die Fig. 33A und 33B zeigen ein Beispiel, bei dem ein Ventil 34 (nachfolgend als Taumelsteuerventil (TCV) bezeichnet) mit einer Kerbe im Einlaßkanal 30 angeord net ist. Luft durchläuft durch Schließen des TCV 34 das Kerbenelement des TCV 34 und wird in die Brennkammer 24 eingelassen. Währenddessen fließt die Luft haupt sächlich durch das Obere des Einlaßventils 12, so daß eine Trommelluftflußbewe gung 32 erzeugt wird. Außerdem ist es möglich, die Stärke der Trommelluftflußbe wegung durch Ändern eines Öffnungsgrades des TCV 34 zu steuern. Außerdem ist bei einer freien Gestalt des Einlaßkanals 30 das TCV 34 für jeden der freien Einlaß kanäle eingebaut.

Im erfindungsgemäßen Selbstzündungsmotor wird ein Zylinderinnenzustand nach einer Verdichtung unter Verwendung einer Zylinderinnenzustandsgröße vor der Verbrennung geschätzt, wodurch ein Zündzeitpunkt gesteuert wird, so daß eine Zündung sogar während eines hohen Drehmoments geeignet bewirkt werden kann. Konkret werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des variablen Ventils und eine AGR-Menge gesteuert, so daß der Zylinderinnenzustand (Temperatur oder Druck) nach der Verbrennung derart beschaffen ist, daß eine kalte Flamme, die ein Auslöser des Selbstzündungsphänomens wird, vorkommt. Dadurch ist es möglich, eine Ver brennungsgrenze weit zu einem hohem Drehmoment des Selbstzündungsmotors hin weit zu erstrecken.

Claims

1. Selbstzündungsmotor (99), bei dem ein Gemisch (21a) in einem Zylinder durch Verdichtungsbewegung des Kolbens (22), der sich im Zylinder auf und ab be wegt, gezündet wird, mit einem Steuermechanismus (5) zum Steuern des Öff nungszeitpunkts eines Einlaßventils (12), das Luft in den Zylinder einläßt.

2. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), bei dem ein Gemisch (21a) in einem Zylinder durch Verdichtungsbewegung des Kolbens (22), der sich im Zylinder auf und ab bewegt, gezündet wird, wobei ein Zündzeitpunkt durch Steuern eines Verdichtungsverhältnisses gesteuert wird.

3. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung zumindest eines der Erfassungsergebnisse einstellt, die von der Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) erfaßt wer den,
die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur oder einen -druck (P) um einen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung zumindest einem der von der Betriebszustandserfassungseinrich tung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen oder einem durch die Luft-/Kraft stoffeinstelleinrichtung eingestelltem Luft-IKraftstoffverhältnis, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) in Abhängigkeit von den Schätzergebnissen, die von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) geschätzt werden bewirkt, daß die Zylinderinnentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunktes einen Kaltflammenbereich (43) durchläuft, der einen Kraftstoffzündbereich darstellt, der durch Beziehun gen der Temperatur (T) und des Drucks (P) ausgedrückt wird.

4. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung zumindest einem der von der Betriebszu standserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt, die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder einen -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest der von der Betriebszustandserfassungs einrichtung (101) erfaßten Ergebnissen und/oder einem von der Luft-/Kraftstoff einstelleinrichtung eingestelltem Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) eine AGR-Menge zum Er wärmen von Luft in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustandsschät zeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnissen steuert, so daß die Zylinder innentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdichtung stotpunkts einen Kaltflammenbereich (43) durchläuft, der einen Kraftstoffzünd bereich darstellt, der durch Beziehungen der Temperatur (T) und des Drucks (P) ausgedrückt wird.

5. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 4, bei dem eine äußere AGR als Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) verwendet wird.

6. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 4, bei dem eine innere AGR als Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) verwendet wird.

7. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung zumindest einem der von der Betriebszu standserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt,
die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder einen -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebszustandser fassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen oder einem von der Luft-/Kraftstoffeinstelleinrichtung eingestellten Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnis sen so steuert, daß eine Kraftstoffmenge von 50% oder weniger einer vollen Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlaßtaktes und die verbleibende Kraft stoffmenge während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, so daß die Zylin derinnentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdich tungstotpunktes einen Kaltflammenbereich (43) durchläuft, der einen Kraft stoffzündbereich darstellt, der durch Beziehungen der Temperatur (T) und des Druckes (P) ausgedrückt wird.

8. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebs zustandserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt,
die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder einen -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebszustandser fassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen oder einem von der Luft-/Kraftstoffeinstelleinrichtung eingestellten Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnis sen einen Schließzeitpunkt eines Einlaßventils (12) so steuert, daß die Zylinder innentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdichtung stotpunktes einen Kaltflammenbereich (43) durchläuft, der einen Kraftstoff zündbereich darstellt, der durch Beziehungen der Temperatur (T) und des Druckes (P) ausgedrückt wird, und daß eine Zündung in der Nähe des oberen Tot punktes des Motors (99) stattfindet.

9. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 1, bei dem der Motor (99) aufweist: einen Ventilmechanismus (13, 14) einschließ lich einem Einlaßventil (12) und einem Auslaßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Motors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoffeinspritzventil (11) eingespritztem Kraft stoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) die Zündbarkeit von Kraftstoff (21b) beurteilt und einen Kaltflammenbereich (43), der ein Soll wird, in Abhängigkeit von dem Beurteilungergebnis ändert.

10. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritzten Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebs zustandserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt, die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebszustandserfas sungseinrichtung (101) erfaßten Ergebnissen oder einem von der Luft-/Kraft stoffeinstelleinrichtung eingestelltem Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnis sen bewirkt, daß die Zylinderinnentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunktes einen Kaltflammenbereich (43) durchläuft, der einen Kraftstoffzündbereich darstellt, der durch Beziehungen der Temperatur (T) und des Druckes (P) ausgedrückt wird, und eine Zündung unter Verwendung einer Zündeinrichtung (57) in einem Bereich hoher Last und wäh rend eines Starts bewirkt.

11. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einem Aus laßventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraftstoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Mo tors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoff einspritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebs zustandserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt,
die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder einen -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebszustandser fassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen oder einem von der Luft-/Kraftstoffeinstelleinrichtung eingestelltem Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnis sen bewirkt, daß die Zylinderinnentemperatur (T) oder der -druck (P) in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunktes einen Kaltflammenbereich (43) durch läuft, der einen Kraftstoffzündbereich darstellt, der durch Beziehungen der Temperatur (T) und des Druckes (P) ausgedrückt wird.

12. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 11, bei dem eine Ionenstromerfassungseinrichtung (57, 58) zum Erfassen eines Ionenstroms in der Brennkammer (24) als ein Sensor zum Erfassen einer Gemischreaktion vor der Zündung verwendet wird.

13. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 11, bei dem eine Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Druckes (P) in der Brenn kammer (24) als ein Sensor zur Erfassung einer Gemischreaktion vor der Zün dung verwendet wird.

14. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), der aufweist: einen Ventil mechanismus (13, 14) einschließlich einem Einlaßventil (12) und einen Auslaß ventil (15), die jeweils mit einem Motorzylinder eingebaut sind, und ein Kraft stoffeinspritzventil (11) mit einem Einlaßkanal, der in eine Brennkammer (24) geöffnet ist, die von einem Kolben (22) und einer Zylinderwand des Motors (99) umgeben ist, und bei dem ein Gemisch (21a) aus von dem Kraftstoffein spritzventil (11) eingespritztem Kraftstoff (21b) und in die Brennkammer (24) eingelassener Luft durch Verdichtung aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) gezündet wird,
wobei der Selbstzündungsmotor (99) aufweist:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (101) zum Erfassen eines Betriebs zustands des Motors (99),
eine Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses,
eine Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) zum Schätzen einer Tempe ratur (T) oder eines Druckes (P) im Zylinder, und
eine Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) zum Steuern der Temperatur (T) oder des Druckes (P) im Zylinder,
wobei die Luft-/Kraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (102) ein Luft-/Kraft stoffverhältnis unter Verwendung von zumindest einem der von der Betriebs zustandserfassungseinrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen einstellt,
die Zylinderinnenzustandsschätzeinrichtung (103) eine Zylinderinnentemperatur (T) oder einen -druck (P) um einen oberen Verdichtungstotpunkt des Motors (99) unter Verwendung von zumindest der von der Betriebszustandserfassungs einrichtung (101) erfaßten Erfassungsergebnissen und/oder einem von der Luft- /Kraftstoffeinstelleinrichtung eingestelltem Luft-/Kraftstoffverhältnis schätzt, und
die Zylinderinnenzustandssteuereinrichtung (104) eine Zylinderinnenzustands größe des Motors (99) in Abhängigkeit von den von der Zylinderinnenzustands schätzeinrichtung (103) geschätzten Schätzergebnissen so steuert, daß eine spe zifische Elementarreaktion von Kraftstoff (21b), der dem Motor (99) zugeführt wird, in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunktes stattfindet.

15. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99) nach Anspruch 14, bei dem die spezifische Elementarreaktion eine Reaktion ist, bei der Aldehyd (HCHO) oder Peroxid erzeugt wird.

16. Steuerverfahren eines Selbstzündungsmotors (99), bei dem ein Fahrzeug, das ein Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 verwendet, eine Einrich tung (98) zum Einlesen von Straßenverkehrsinformationen von außerhalb des Fahrzeugs aufweist, und wobei ein Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors (99) unter Verwendung der Straßenverkehrsinformationen eingestellt wird.