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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine entsprechend
des Oberbegriffs des unabhängigen
Anspruchs 1 und ein Steuerverfahren eines Kraftstoffeinspritzsystems
für eine
Brennkraftmaschine entsprechend des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs
16 und ein computerlesbares Speichermedium, das darin computerlesbare
Information gespeichert hat, die Anweisungen, ausführbar durch
eine Motorsteuerung repräsentieren,
um ein Kraftstoffeinspritzsystem zu steuern.
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Wenn
bestimmte Bedingungen innerhalb einer Ladung von mageren Luft-/Kraftstoff-
Gemisch während
des Niedrig- Lastbetriebs getroffen werden, kann Selbstzündung auftreten,
wobei eine Volumenverbrennung stattfindet, die von vielen Zündplätzen gleichzeitig
initiiert wird, was zu einer sehr stabilen Leistungsausgabe, einer
sehr sauberen Verbrennung und hoher thermischer Effizienz führt. Die
NOx- Emission, die in der gesteuerten Selbstzündungsverbrennung erzeugt wird,
ist extrem niedrig. In der gesteuerten Selbstzündungsverbrennung, bei der
die Verbrennung durch die Ladung von vielen Zündplätzen gleichmäßig verteilt
wird, ist die Verbrennungsgastemperatur mit sehr viel niedrigerer örtlichen
Temperaturwerten im Wesentlichen homogen, was zu einer sehr niedrigen
NOx- Emission führt.
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Die
Selbstzündungsverbrennung
bei niedrigen Drehzahlen mit niedriger oder mittlerer Last und Funkenzündungsverbrennung
bei hohen Drehzahlen mit hoher oder voller Last führt zu einer
verstärkten Kraftstoffverbrauchsrate
und einer reduzierten NOx- Emission bei niedrigen Drehzahlen mit
niedriger oder mittlerer Last und hoher Leistungsausgabe bei hohen Drehzahlen
mit hoher oder voller Last.
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Eine
Selbstzündung,
die durch das Erwärmen
von Kraftstoff und durch das signifikante Erhöhen in dem Verdichtungsverhältnis in
Viertakt- Benzinmotoren initiiert wird, ist in US-A 5,535,716 beschrieben,
die die Priorität
der Japanese patent application No. 6-150487 beansprucht, die als
JP-A 7-332141 am 22. Dezember 1995 offen gelegt wurde. Der Benzinkraftstoff
wird in die Einlassöffnung
einen beträchtlichen
Zeitbetrag lang eingespritzt, bevor das Einlassventil offen ist,
so dass das Gemisch von Luft und Benzin in der Einlassöffnung ausreichen
erwärmt wird,
bevor es in die Brennkammer eindringt. Das Gemisch wird durch Selbstzündung, die
bei hohem Druck ausgeführt
wird, gezündet.
Da der Kraftstoff innerhalb der Einlassöffnung vollständig verdampft wird,
bevor er in die Brennkammer eindringt, wird eine zuverlässige Selbstzündung erreicht.
Das Verdichtungsverhältnis
reicht von ungefähr
14 bis zu ungefähr
20. Die Verwendung ei nes Verdichtungsverhältnisses von 17,7 wird als
das am meisten bevorzugte Ausführung
beschrieben. Die Einspritzung wird während einer vorbestimmten Zeitdauer
von 10 Grad vom Kurbelwinkel ausgeführt, bevor das Einlassventil
bei 110 Grad vom Kurbelwinkel geschlossen wird, bevor das Einlassventil
geöffnet
wird.
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In
dieser bekannten Selbstzündungs-
Brennkraftmaschine wird der Verbrennungsbeginn durch die Geschwindigkeit
der kühlen
Oxidationsreaktion von Benzin unter den Bedingungen, wenn Temperatur
und Druck infolge der Verdichtung durch den Kolben ansteigen, bestimmt.
Somit erfolgt es innerhalb eines sehr engen Betriebsbereiches, dass
die Selbstzündungsverbrennung
ausgeführt
wird, wobei der Verbrennungsbeginn rund um den TDC des Verdichtungshubes
auftritt.
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JP-A
11-72038 zeigt einen Dieselmotor, der ein Kraftstoffeinspritzsystem
hat, das in der Lage ist eine geteilte Einspritzung auszuführen, wobei
die Kraftstoffmenge für
die erste Einspritzung niedriger als oder so niedrig wie 30% der
gesamten Kraftstoff menge gehalten wird, so dass der Rest auf die
Seite der zweiten Kraftstoffeinspritzung bei dem TDC des Verdichtungsverhältnisses
festgelegt wird.
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Entsprechend
dieser bekannten Technologie wird ein relativ großer Prozentsatz
der gesamten Kraftstoffmenge rund um den oberen TDC des Verdichtungshubes
versprüht.
Ein ausreichendes Vermischen von Luft und Kraftstoff kann nicht
erwartet werden, wenn die Gesamt- Kraftstoffmenge groß wird. Unter
dieser Bedingung ist die Temperatur des verbrannten Gases mit sehr
hohen örtlichen
Temperaturwerten, die eine hohe NOx- Emission erzeugen, extrem heterogen.
Außerdem
wird der Beginn der Verbrennung nicht in die Richtung eines geeigneten Kurbelwinkels
rund um den TDC des Verdichtungshubes gegen die Veränderung
der Betriebsbedingungen steuerbar eingestellt, was es schwierig
macht, den Betriebsbereich, wo die Selbstverbrennung erreicht werden
kann, zu erweitern. Somit kann die erwartete Verbesserung in der
Kraftstoffverbrauchsrate und der Emissionsleistung nicht vorgenommen
werden.
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JP-A
10-252512 zeigt eine Brennkraftmaschine, die zwei Kraftstoffeinspritzer
hat, nämlich
einen Öffnungs-
Kraftstoffeinspritzer in Verbindung mit einer Einspritzöffnung und
einen Zylinder- Kraftstoffeinspritzer in Verbindung mit einer Brennkammer. Bei
leichter Last unter einem vorbestimmten Niveau wird die Zylinder-
Kraftstoffeinspritzung ausgesetzt und die gesamte Kraftstoffmenge
wird in der Einlassöffnung
von dem Öffnungs-
Kraftstoffeinspritzer versprüht.
Außerdem
werden die Einlass- und Auslassventile eingestellt, um die Abgasrückhaltedauer
zu variieren, um die Zylindertemperatur zu steuern, um die Bedingungen
für die
Selbstzündung
zu schaffen. Bei einer Last, die ein vorbestimmtes Niveau überschreitet,
sprüht
der Öffnungs-
Kraftstoffeinspritzer einen Kraftstoffmenge ein, die dem vorbestimmten Niveau
der Last entspricht und der Zylinder- Kraftstoffeinspritzer sprüht eine
unzureichende Menge der gesamten Kraftstoffmenge rund um den TDC
des Verdichtungshubes ein.
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Entsprechend
dieser bekannten Technik erhöht
sich die Kraftstoffmenge für
die Einspritzung durch den Zylinder- Kraftstoffeinspritzer linear,
wie sich die Lastanforderung erhöht,
die das vorbestimmte Niveau überschreitet.
Ein ausreichendes Mischen von Luft und Kraftstoff kann nicht erwartet
werde, wenn die gesamte Kraftstoffmenge groß wird. Unter dieser Bedingung
ist die Verbrennungstemperatur stark heterogen mit sehr hohen örtlichen
Temperaturwerten, die eine hohe NOx- Emission erzeugen. Außerdem wird
das Beginnen der Verbrennung nicht in die Richtung zu einem angemessenen
Kurbelwinkel rund um den TDC des Verdichtungshubes gegen das Verändern der
Betriebsbedingungen steuerbar eingestellt, was es schwierig macht,
den Betriebsbereich, in dem die Selbstverzündungsverbrennung erreicht
wird, zu erweitern. Folglich kann die Verbesserung in der Kraftstoffverbrauchsrate
und in der Abgasleistung nicht vorgenommen werden.
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Mehrere
Versuche sind vorgenommen wurden, um die Kraftstoff- Einspritzmöglichkeiten
zu verbessern, um die Betriebsbereiche, bei denen die Selbstzündungsverbrennung
erreicht wird, zu erweitern. Ein solches Verfahren ist als eine
mehrfach oder geteilte Einspritzung, die eine geteilte Einspritzung enthält, bekannt.
Die geteilte Einspritzung besteht aus einem Fall der ersten Einspritzung,
das durch einen Fall der zweiten Einspritzung durch eine Verzögerung getrennt
ist.
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Eine
Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzungssystems
für eine
Brennkraftmaschine, wie oben angezeigt, können dem Stand der Technik-
Dokument
EP 0 886 050
A2 entnommen werden. Die Lehre des Stand der Technik- Dokument
ist auf das Steuern einer mehrfachen Kraftstoffeinspritzung in einer
Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Motor vom Verdichtungszündungs-
Typ gerichtet. Das Einspritzsteuerprogramm wird ausgeführt, wobei
die gesamte Menge von dem Kraftstoff aus einem Plan berechnet wird.
Die Kraftstoffmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung, die eine
Auslöseeinspritzung
einer kleinen Kraftstoffmenge ist, wird aus einem weiteren Plan
berechnet. Überdies
wird der Einspritzstartzeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung
aus einem weiteren Plan berechnet. Überdies wird das Einspritzendzeitpunkt
der ersten Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Einspritzmenge
und des Einspritzstartzeitpunktes berechnet. Danach wird der Kraftstoffendzeitpunkt
der zweiten Kraftstoffeinspritzung, die eine Haupteinspritzung mit
einer großen
Kraftstoffmenge ist, auf der Grundlage der Gesamtmenge der Kraftstoffeinspritzung
und der Kraftstoffeinspritzung berechnet.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Brennkraftmaschine,
ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine
und ein computerlesbares Speichermedium, wie oben angezeigt, zu
schaffen, wobei die Verbrennung bei einem erweiterten Betriebsbereich
ausgeführt
werden kann.
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Entsprechend
des Vorrichtungsaspektes der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe
durch eine Brennkraftmaschine gelöst, die die Merkmale von dem
unabhängigen
Anspruch 1 hat.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind in abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
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Überdies
wird diese Aufgabe entsprechend des Verfahrensaspektes der vorliegenden
Erfindung auch durch ein Steuerverfahren einer Kraftstoffeinspritzung
für eine
Brennkraftmaschine gelöst,
die die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 16 hat.
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Überdies
wird diese Aufgabe auch durch ein computerlesbares Speichermedium
gelöst,
das die Merkmale von Anspruch 17 hat.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger klar erkannt werden,
wenn dieselbe aus der folgenden Ausführung in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen
vollständiger
beschrieben wird, in denen gleiche Bezugszahlen und Bezugszeichen
gleiche oder entsprechende Teile durch die mehreren Zeichnungen
beschreiben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein System und ein Verfahren für einen
verbesserten Motorbetrieb in einer Selbstzündungsverbrennung von Kraftstoff
mit einer niedrigen Oktanzahl bei erweiterten Betriebsbedingungen
entsprechend der vorliegenden Lehre darstellt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Motorsteuereinrichtung entsprechend
der vorliegenden Lehre darstellt,
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3 ist
ein Bereichsplan, der den Selbstzündungsverbrennungsbereich getrennt
von dem Funkenzündungsverbrennungsbereich
darstellt,
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4 ist
eine grafische Darstellung der Funkenzündung gegenüber einem unterschiedlichen Luft-
Kraftstoff- Verhältnis
(A/F) oder Gas-/Kraftstoffverhältnis
(G/F),
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5 sieht
eine Zylinderdruckkurve über dem
TDC von dem Verdichtungshub vor, die einen Fall der Selbstzündungsverbrennung
von durch eine zweite Einspritzung versprühten Kraftstoff darstellt, die
als Auslöseeinspritzung
bezeichnet wird, getrennt durch eine Zündverzögerung von einem Fall der Hauptverbrennung
von durch die Haupteinsritzung versprühten Kraftstoff, die als eine
Haupteinspritzung bezeichnet wird,
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6 ist
eine grafische Darstellung der NOx- Emission und der Rauchemission
gegenüber
der Lastanforderung in dem Fall der getrennten Einspritzung sowie
in dem Fall der Einzeleinspritzung,
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7 ist
eine grafische Darstellung der Klopfintensität gegenüber der maximalen Veränderungsgeschwindigkeit
des Zylinderdrucks dp/dtmax in einem Takt,
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8 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der maximalen Veränderungsgeschwindigkeit
des Zylinderdrucks dp/dtmax gegenüber der Veränderung des Beginns der Verbrennung
(BOB) und der Lastanforderung, die darstellt, dass mit derselben maximalen
Veränderungsgeschwindigkeit
des Zylinderdrucks dp/dfmax, die Lastanforderung in die Richtung
zu der vollen Last überschritten
werden kann, wenn der BOB von dem TDC des Verdichtungshubs verzögert wird,
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9 ist
eine grafische Darstellung einer Veränderung bei der Verzögerung vom
unteren Totpunkt (BDC) des Zündhubes,
von dem Einspritzzeitpunkt IT2 für
eine Auslöseeinspritzung
sogar gegenüber
einer Veränderung
der Lastanforderung entsprechend eines ersten Ausführungsbeispieles,
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10 ist
eine grafische Darstellung des Temperaturanstiegs des unverbrannten
Abschnitts gegenüber
einer Veränderung
bei der Verzögerung von
dem BDC des Zündhubes
des Einspritzzeitpunktes IT2 für
die Auslöseeinspritzung,
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11 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung bei der Verzögerung von
dem TDC des Verdichtungshubes vom BOB gegenüber der Veränderung , verzögert von
dem BDC des Zündhubes vom
IT2 für
den Fall der Auslöseeinspritzung
und die Kraftstoffmenge q2 für
den Fall der Auslöseeinspritzung,
die darstellt, dass mit demselben BOB der BOB von in der Richtung
einer Fehlzündungsgrenze
verzögert
werden kann, wenn q2 erhöht
wird,
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12 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der Kraftstoffmenge
für die
Einspritzung gegenüber
einer Veränderung
der Lastanforderung entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden
Erfindung, die eine Erhöhung
in der Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung darstellt,
wenn die Lastanforderung unter der Bedingung hoch wird, wobei der
Einspritzzeitpunkt IT2 von dem TDC des Verdichtungshubes verzögert wird,
wie in der 9 gezeigt ist,
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13 ist
ein Ablaufdiagramm eines Steuerablaufes für das Betreiben des ersten
Ausführungsbeispiels,
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14 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung vom BOB gegenüber der
Veränderung des
Einspritzzeitpunktes IT und der Kraftstoffmenge q für einen
Fall der Einzeleinspritzung, das eigentlich vor dem TDC des Verdichtungshubes
auftritt, das dar stellt, dass mit demselben BOB die Kraftstoffmenge
q erhöht
werden kann, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT verzögert wird,
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15 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung bei der Verzögerung in
die Richtung zu dem TDC des Verdichtungshubes des Einspritzzeitpunktes
IT1 für
den Fall der Haupteinspritzung gegenüber der Veränderung der Lastanforderung
entsprechend des zweiten Ausführungsbeispieles,
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16 ist
eine grafische Darstellung der zulässigen Menge des Verzögerungseinspritzzeitpunktes
(IT1, IT2) für
jeweils die Haupt- und die Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Veränderung
in der Lastanforderung,
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17 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der maximalen Veränderungsgeschwindigkeit
des Zylinderdrucks dp/dtmax gegenüber der Veränderung der Motordrehzahl,
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13 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung bei der Verzögerung von
dem BDC des Einlasshubes von dem Einspritzzeitpunkt IT2 für den Fall
der Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend eines dritten
Ausführungsbeispieles,
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19 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung eines Verhältnisses
der Kraftstoffmenge q1 für
eine Haupteinspritzung der gesamten Kraftstoffmenge (q = q1 + q2)
gegenüber
der Veränderung der
Motordrehzahl,
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20 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der gesamten Kraftstoffmenge
q für der Einspritzung
gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung , die darstellt, dass die
Veränderung
der Motordrehzahl einen geringeren Einfluss auf eine Veränderung
der gesamten Kraftstoffmenge als die Veränderung der Lastanforderung hat,
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21 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der Kraftstoffmenge
q1 für
die Haupteinspritzung gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend des dritten
Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung,
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22 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der Kraftstoffmenge
q2 für
die Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend des dritten
Ausführungsbeispieles,
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23 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des Einspritzzeitpunktes
IT1 für
die Haupteinspritzung gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend des dritten
Ausführungsbeispieles,
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24 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des Einspritzzeitpunktes
IT1 für
die Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend des dritten
Ausführungsbeispieles,
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25 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des BOB gegenüber der
gesamten Kraftstoffmenge q und der Zylindertemperatur Temp, wenn
das Luft- Kraftstoff- Gemisch homogen ist,
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26 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des BOB gegenüber in der
Veränderung
der Motordrehzahl und der Zylindertemperatur Temp, wenn das Luft-Kraftstoff- Gemisch
homogen ist,
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27 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der Zylindertemperatur
Temp gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend des vierten
Ausführungsbeispieles,
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28 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des Zielwertes einer
Abgasrückführungs-
(EGR)- Ventilöffnung
gegenüber
der Veränderung
der Abgastemperatur Temp (out) und der Zylindertemperatur Temp entsprechend
des vierten Ausführungsbeispieles,
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29 ist
ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms für das Betreiben des vierten
Ausführungsbeispieles,
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30 ist
ein Ventilzeitpunktdiagramm, das ein repräsentatives Beispiel der Ventilzeitpunkte
der Einlass- und Auslass- Steuervorrichtungen (Einlass- und Auslassventile)
für den
Funkenzündungs-
Verbrennungsmodus ist,
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31 sieht
ein Ventilzeitpunktdiagramm vor, das die Ventilzeitpunkte von Einlass-
und Auslass- Steuervorrichtungen (Einlass- und Auslassventile) des
Selbstzündungs-
Verbrennungsmodus ist,
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32 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung der Zylindertemperatur
Temp gegenüber
der Veränderung
der negativen Überlappung (Abgas-
Rückhaltedauer)
bei konstant gehaltener Abgastemperatur;
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33 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des Zielwertes der
negativen Überlappung
gegenüber
der Veränderung
der Abgastemperatur Temp(out) und der Zylindertemperatur Temp entsprechend
eines fünften
Ausführungsbeispieles,
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34 ist
ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms für das Betreiben des fünften Ausführungsbeispieles,
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35 ist
eine grafische Darstellung der Veränderung des Zielwertes vom
BOB gegenüber der
Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend eines sechsten
Ausführungsbeispieles,
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36 ist
ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms für das Betreiben des sechsten
Ausführungsbeispieles.
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1 sieht
ein Blockdiagramm eines Systems oder eines Verfahrens für die Erhöhung des
Motorbetriebs bei der Selbstzündungsverbrennung
von Kraftstoff mit einer niedrigen Oktanzahl bei erweiterten Betriebsbedingungen
vor. In einem Ausführungsbeispiel
wird Benzinkraftstoff verwendet. Das System 10 enthält eine
Brennkraftmaschine, die im Wesentlichen durch die Bezugszahl 12 bezeichnet
wird, und die in Verbindung mit der Motorsteuereinrichtung 14 ist.
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In
der 1 ist der Bereich der Brennkammer des Motors 12 gezeigt.
Der Motor 12 hat zumindest einen Zylinder 16 mit
einem Kolben 18, der darin hin- und hergeht, um die Brennkammer 20 zu
bilden. Die Brennkammer 20 ist in Verbindung mit dem Einlassverteiler 22 und
dem Auslassverteiler 24 über die Einlass- und Auslassventile 26 und 28 gezeigt,
die, in einem Ausführungsbeispiel,
durch veränderbare Ventilsteuereinrichtungen 30 und 32 betätigt werden. Der
Kraftstoffeinspritzer 34 eines Kraftstoffeinspritzsystems
ist direkt in Verbindung mit der Brennkammer 20 für die direkte
Zuführung
von Kraftstoff in die Brennkammer 20 gezeigt (Zylinder-
Direkteinspritzung). Ein Drosselventil 35 wird verwendet,
um die Einlassluft, die durch den Einlassverteiler 22 hindurchgeht,
zu regeln. Eine Zündkerze 40 schafft
einen Zündfunke,
um die Funkenzündungsverbrennung
zu initiieren.
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Eine
Einlasssteuervorrichtung 36 steuert die Strömung in
die Brennkammer 20. Ein Auslasssteuerventil 38 steuert
die Strömung
aus der Brennkammer 20. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Einlasssteuervorrichtung 36 zumindest
ein Einlassventil 26, betätigt durch die Ventilsteuereinrichtung 30,
und eine Auslasssteuereinrichtung 38 enthält zumindest ein
Auslassventil 28, das durch die Ventilsteuereinrichtung 32 betätigt wird.
Es gibt jedoch, wie jemand, der auf diesem Gebiet der Technik Fachmann
ist, wahrnehmen würde,
viele alternative Ausführungsbeispiele.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann eine gesteuerte Menge von Abgas, die von einem EGR- Kreislauf 56 zugeführt wird,
verwendet werden, um die Zylindertemperatur Temp zu steuern. Ein
EGR- Steuerventil 58 regelt die Strömung des Abgases, das durch
den EGR- Kreislauf 56 hindurchgeht.
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In
den Fällen,
in denen der Motor 12 mit der Funkenzündungsverbrennung arbeitet,
wird besonders der Steuerungszeitpunkt auf die Zündkerze 40 übertragen.
In den meisten Fällen,
bei denen der Motor 12 bei der Selbstzündungsverbrennung arbeitet, wird
kein solcher Steuerungszeitpunkt auf die Zündkerze 40 übertragen.
Die Zündkerze
kann jedoch verwendet werden, um die Selbstzündung zu initiieren.
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Verschiedene
Sensoren sind vorgesehen, um den Motorbetrieb bei der Selbstzündungsverbrennung
bei erweiterten Betriebsbereichen zu verbessern. Verschiedene Sensoren
können
einen Zylinderdrucksensor 48 enthalten, der ein Signal schafft,
das den Zylinderdruck P anzeigt. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Abgas-
Temperatursensor 44 verwendet, um die Abgastemperatur Temp(out)
beim Steuern der Zylindertemperatur Temp festzustellen. Der Abgastemperatursensor 44 schafft
ein Signal, das die Temperatur des Abgases anzeigt, die aus der
Verbrennung innerhalb der Brennkammer 20 resultiert.
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Der
Motor 12 kann verschiedene andere Sensoren, wie z. B. einen
Motordrehzahlsensor, enthalten, um ein Signal zu schaffen, das die
Motordrehzahl (RPM) anzeigt, einen Kurbelwinkelsensor 54, um
ein Signal zu schaffen, das den Kurbelwinkel (θ) anzeigt, einen Pedalpositionssensor 50,
um ein Signal zu schaffen, das den Öffnungswinkel (APO) eines Beschleunigerpedals 52 anzeigt
und dergleichen. Das Beschleunigerpedal 52 wird verwendet,
um die Anforderung durch den Fahren zu bestimmen, das seinerseits
als eine Lastanforderung bei der Berechnung der Kraftstoffmenge
für die
Einspritzung verwendet wird.
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In
Bezug auf die 2 nimmt die Motorsteuerung 14 Signale
von den verschiedenen Sensoren über
die Eingangsanschlüsse 60 auf,
die eine Signalform, eine – Umwandlung
und/oder eine Fehlererfassung schaffen können, wie dies im Stand der
Technik allgemein bekannt ist. Eingangsanschlüsse 60 sind mit dem
Prozessor 62 über
einen Daten./Steuerbus 64 in Verbindung. Der Prozessor 62 implementiert eine
Steuerlogik in der Form von hardware und/oder software- Anweisungen,
die in einem computerlesbaren Speichermedium 66 gespeichert
werden können, um
die Steuerung des Motors 12 auszuführen. Das computerlesbare Speichermedium 66 kann
verschiedene Arten von dauerhaften oder nicht- dauerhaften Speichern
enthalten, z. B. als Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 68,
nur- Lese- Speicher (ROM) 70, und Überlebensspeicher (KAM) 72.
Diese „funktionalen" Klassifikationen
der Speicher können
durch eine oder mehrere unterschiedliche physikalische Vorrichtungen,
wie z. B. PROMs, EPROMs, Blitzspeicher und dergleichen implementiert
werden, was von den besonderen Anwendungen abhängt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
führt der
Prozessor 62 Anweisungen, die in dem computerlesbaren Speichermedium 66 gespeichert
sind, aus, um das Verfahren zum Vergrößern des Motorbetriebs bei der
Selbstzündungsverbrennung
auszuführen,
um mit verschiedenen Betätigern
des Motors 12 über
die Ausgangsanschlüsse 74 in
Verbindung zu sein. Die Betätiger
können
den Zündzeitpunkt
oder die Zündung
in einem Zündsystem 76 steuern,
den Einspritzzeitpunkt und die Kraftstoffmenge für das Einspritzen durch die
Einspritzeinrichtungen 34 in einem Kraftstoff Einspritzsystem 78,
den Ventilzeitpunkt der Einlass- Steuervorrichtung 36,
den Ventilzeitpunkt der Auslass- Steuervorrichtung 38 und
den Öffnungswinkel
des EGR- Steuerventils 58.
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Die
charakteristischen Motordiagramme für den Selbstzündungs-
Verbrennungsmodus und den Funkenzündungs- Verbrennungsmodus kann
in der Steuereinrichtung 14 in der Form der Ventilzeitpunkte der
Einlass- und Auslasssteuereinrichtungen 36 und 38 gespeichert
werden.
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In
Bezug auf die 30 und 31 werden solche
Ventilzeitpunkte beschrieben. Die 30 sieht
ein Diagramm vor, das ein repräsentatives
Beispiel der Ventilzeitpunkte der Einlass- und Auslasssteuereinrichtungen 36 und 38 darstellt
(die Einlass- und Auslassventile 26 und 28) für den Funkenzündungs-
Verbrennungsmodus bei voller oder nahezu vollständiger Last. In dem Zündungs-
Verbrennungsmodus überträgt die Steuereinrichtung 14 Zeitpunkte an
die Auslass- und Einlass- Steuervorrichtungen 38 und 36,
um eine optimale Ventilüberlappungsdauer rund
um den TDC des Auslasshubes des Kolbens 18 zu schaffen.
Die 31 sieht ein Diagramm vor, das die Ventilzeitpunkte
der Auslass- und Einlass- Steuervorrichtungen 38 und 36 Auslass-
und Einlassventile 28 und 26) für den Selbstzündungs-
Verbrennungsmodus darstellt. Zum Schaffen der optimalen Bedingungen
für die
Selbstzündung
ist dem Auslassventil 28 der Auslasssteuervorrichtung 38 gestattet zu
schließen,
bevor der Kolben 18 den TDC des Auslasshubes erreicht,
so dass Hochtemperaturabgas in dem Zylinder 16 während zumindest
dem letzten Wegabschnitt des Kolbenauslasshubes zurückgehalten
und verdichtet wird. Das Einlassventil 26 der Einlass-
Steuervorrichtung 36 wird nach der TDC- Position des Auslasshubes
geöffnet.
Das Festlegen des Öffnungszeitpunktes
erfolgt derart, dass der Einlasssteuervorrichtung 36 gestattet
wird zu öffnen,
nachdem nahezu die gesamte Arbeit, die durch den Kolben 18 verrichtet
worden ist, um das zurückgehaltene Gas
zu verdichten, in Energie übertragen
wurde, um den Kolben 18 in einer stromabwärtigen Richtung von
der TDC- Position zu bewegen. Das Abgas wird in dem Zylinder 16 zurückgehalten
und verdichtet, weil sowohl der Auslass-, als auch der Einlass-
Steuervorrichtung 38 und 36 gestattet wird, zu
schließen. Die
Verdichtung des zurückgehalten
Abgases verursacht eine Erhöhung
in der Zylindertemperatur, was eine vorteilhafte Beeinflussung bei
der Selbstzündung
an dem oberen Totpunkt (TDC) des anschließenden Verdichtungshubes schafft.
In jeder der 30 und 31 werden
verschiedene Abkürzungen
verwendet. INT repräsentiert
ein Einlassventil, IVO repräsentiert
das Einlassventil öffnet,
IVC repräsentiert,
das Einlassventil schließt,
EXH repräsentiert,
ein Auslassventil, EVO repräsentiert
das Auslassventil öffnet
und EVC repräsentiert,
das Auslassventil schließt.
O/L repräsentiert
ein Überlappen
zwischen INT und EXH. Minus O/L repräsentiert eine Minus-Überlappung, wenn sowohl EXH,
als auch INT schließen.
Das Vorsehen von solchen Minus- O/L rund um den TDC des Auslasshubes
ist beabsichtigt, um Abgas zurück
zu halten.
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Zur
Verbesserung des Verstehens der Selbstzündung von Benzinkraftstoff
durch das Zurückhalten
von Abgas sollte Bezug genommen werden auf die allgemein festge
legte, noch anhängende Patentanmeldung
Serie Nr. 09/767.025, eingereicht am 23. Januar 2001, betitelt SYSTEM
AND METHOD FOR AUTO- IGNITION OF GASOLINE INTERNAL COMBUSTION ENGINE", das hierdurch durch
Bezug in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
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Das
Einstellen der Drehphase einer Nockenwelle oder einer Nockenantriebswelle
in Bezug zu einer Kurbelwelle eines Motors ist eine allgemein bekannte
Technologie, um die Öffnungs-
und Schließzeitpunkte
eines Gasaustauschventils zu variieren. Beispiele von Ventilsteuerungen,
die solch eine Technologie verwenden, sind in der US-A 5,669,343
(Adachi), US-A 5836,276 (Iwasaki et al.) und in JP-A P2000-73797A
gezeigt. Auch ist eine Technologie bekannt, um die Drehphase eines
Schwenknockens in Bezug zu einer Kurbelwelle eines Motors einzustellen.
Entsprechend dieser bekannten Technologie werden die Ventilöffnungsdauer
und der Ventilhub variiert. Beispiele von Ventilsteuereinrichtungen,
die diese bekannte Technologie verwenden, sind bekannt in der US-A
4,397,270 (Aoyama), Ronald J. Pierik und Burak A. Gecim „A low-
Friction Varaible- Valve- Actuation Device, Part 1: Mechanism Description
und Friction Measurments" SAE
Paper 970338, 1997, US-A 5,988,125 (Hara et al.) und JP-A 11-294125.
Es ist auch bekannt, ein Gasaustauschventil elektromagnetisch zu
betätigen.
Eine Ventilsteuereinrichtung, die diese Technologie verwendet, ist
in US-A 5,785,016 (Enderle et al.) bekannt.
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Irgendeine
der oben aufgeführten
Ventilsteuerungen können
in den Einlass- und Auslasssteuervorrichtungen 36 und 38 verwendet
werden.
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In
Bezug auf die 3 zeigt der schraffierte Bereich
den Selbstzündungs-Verbrennungsbereich an,
der die erweiterten Betriebsbedingungen abdeckt. In der praktischen
Anwendung wird der Selbstzündungsmodus
ausgeführt,
wenn die Motordrehzahl und die Lastanforderung in den Selbstzündungs-
Verbrennungsbereich fallen, und die Funkenzündungsverbrennung wird ausgeführt, wenn
die Motordrehzahl und die Lastanforderung in den Funkenzündungs-
Verbrennungsmodus fallen.
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In
Bezug auf die 4 zeigt der schraffierte Bereich
einen A/F- Bereich an, in dem eine stabile Selbstzündung empfohlen
oder gestattet wird. Das Erhöhen
des A/F verschlechtert die Verbrennungsstabilität und erhöht die zyklische Verteilung
des Motordrehmomentes. Es gibt eine untere Grenze der Niveaus der
Verbrennungsstabilität.
Solch eine untere Grenze wird nach Berücksichtigung einer erlaubbaren
Abweichung aus den festgelegten Werten bezüglich eines Motors und einem
Auslegungsziel eines Fahrzeuges, das durch einen Motor angetrieben wird,
gebildet. Ein Stabilitätsgrenzwert Sth
repräsentiert
solch eine untere Grenze. A/F erreicht eine magere Grenze AFL, wenn
die Verbrennungsstabilität den
Stabilitätsgrenzwert
Sth erreicht.
-
Das
Vermindern des A/F verursacht eine Klopfintensität, um verdichtet oder stark
zu werden. Wenn die Klopfintensität einen Klopfintensitäts- Grenzwert
Nth erreicht, erreicht das A/F einen fetten Grenzwert AFR. Somit
bilden die fetten und mageren Grenzen AFR und AFL dazwischen den
A/F. Bereich, in dem die Selbstzündung
gestattet ist. In der 4 repräsentiert die horizontale Achse
A/F, weil der Gasgehalt der Brennkammer nur Luft ist. Wenn der Brennkammerinhalt
oder der EGR- Gasgehalt sowie der Luftgehalt verbrannt worden ist,
repräsentiert
die horizontale Achse ein Verhältnis
G/F, wo G das gesamte Verbrannte oder der EGR- Gasgehalt und der Luftgehalt
ist. Es gibt einen G/F- Bereich, der eine Selbstzündung in
derselben Weise gestattet, wie dies der A/F-bereich tut.
-
Die
A/F- oder die G/F- Bereiche sind dort, wo die Selbstzündung gestattet
wird, nicht breit genug. Dies leitet sich aus der Tatsache ab, dass
eine Veränderung
des A/F oder G/F, wie in der 4 gezeigt, eine
Veränderung
des Beginns der Verbrennung (BOB) der Selbstzündungs- Verbrennung des Hauptgemischs
verursacht. Der BOB hängt
von einer Geschwindigkeit der Vorreaktion von Benzinkraftstoff,
d. h., von der Niedrigtemperatur- Oxidationsreaktion ab. Diese Reaktionsgeschwindigkeit
wird hauptsächlich durch
A/F beherrscht. Falls das A/F reduziert wird, um ein fettes Gemisch
zu erhalten, erhöht
sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Als ein Ergebnis beginnt das
verbrennen bei einem frühen
Kurbelwinkel vor dem TDC des Verdichtungshubes, was solch ein schnelles
Verbrennen verursacht, um ein Klopfen zu induzieren. Falls das A/F
erhöht
wird, um ein mageres Gemisch zu erhalten, fällt die Reaktionsgeschwindigkeit
ab. Als ein Ergebnis beginnt das Verbrennen bei einer späten Kurbelposition
nach dem TDC des Verdichtungshubes. Die anschließende Abwärtsbewegung des Kolbens macht
es schwierig, um das Verbrennen abzuschließen, was eine Verbrennungsinstabilität verursacht.
-
Aus
der Beschreibung in Verbindung mit der 4 wird es
nunmehr verstanden, dass ein einfaches Erhöhen der Kraftstoffmenge für die Einspritzung,
um der erhöhten
Lastanforderung zu genügen, einen
BOB bei einem frühen
Kurbelwinkel vor dem TDC des Verdichtungshubes verursacht. Somit
werden die Betriebsbedingungen, bei denen die Selbstzündungsverbrennung
ausgeführt
werden können, auf
eine niedrige Last infolge der Schwierigkeiten beim Halten des BOB
innerhalb eines gewünschten Bereiches
des Kurbelwinkels rund um den TDC des Verdichtungshubes begrenzt.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Lehre ist das Kraftstoffeinspritzsystem 78 in
der Lage, eine Mehrfacheinspritzung in der Form einer geteil ten
Einspritzung auszuführen,
um einen BOB einzustellen, der innerhalb eines gewünschten
Bereiches der Kurbelwinkel stattfindet.
-
In
den Ausführungsbeispielen
entsprechend der vorliegenden Lehre besteht eine geteilte Einspritzung
von Benzinkraftstoff aus einer ersten Einspritzung, genannte die
Haupteinspritzung, gefolgt durch eine Verzögerung, und dann aus einer
zweiten Einspritzung, die sich auf die Auslöseeinspritzung bezieht. Ein
Fall der Auslöseeinspritzung
findet rund um den TDC des Verdichtungshubes statt. Ein Fall der Haupteinspritzung
ist von dem Fall der Auslöseeinspritzung
getrennt und kann während
des Ansaughubes für
das Erzeugen eines homogenen Gemischs bei der Zeit stattfinden,
wenn der Kolben 18 den TDC des Verdichtungshubes erreicht.
Falls eine Schichtbildung gewünscht
wird, kann der Fall der Haupteinspritzung während der ersten Hälfte des
Verdichtungshubes stattfinden.
-
Ein
ausreichendes Mischen von Luft und Kraftstoff infolge der Auslöseeinspritzung
wird nicht erwartet. Somit ist eine präzise Steuerung der Kraftstoffmenge
q2 für
die Kraftstoffeinspritzung notwendig, um die NOx- Emission zu unterdrücken.
-
Die
Steuerung der Kraftstoffmenge q1 für die Haupteinspritzung ist
notwendig, um Kraftstoff so viel wie möglich derart zuzuführen, dass
das Gemisch nicht brennen wird, bis der Kolben einen Kurbelwinkel
erreicht, der in den gewünschten
Bereich der BOB fällt.
Die Wärme
und der Druck, die durch das Verbrennen von Kraftstoff durch Auslöseeinspritzung entstehen,
veranlassen das Gemisch von vielen Zündplätzen zu verbrennen.
-
In
Bezug auf die 5 zeigt die dargestellte Druckkurve 100 eindeutig
an, dass der Fall der Selbstzündungs-
Verbrennung, wie durch einen Kreis A angezeigt, von Kraftstoff durch
die Auslöseeinspritzung
die Hauptverbrennung, wie durch einen Kreis B angezeigt, des Kraftstoffes
durch die Haupteinspritzung veranlasst. Insbesondere die Wärme und
der Druck, die durch das Gemisch infolge der Auslöseeinspritzung
erzeugt werden, veranlassen, dass die Selbstzündung innerhalb des Gemischs,
erzeugt infolge der Haupteinspritzung, stattfindet.
-
In
den Ausführungsbeispielen
entsprechend der vorliegenden Lehre ist der gewünschte oder Zielbereich des
Kurbelwinkels, in dem das Hauptgemisch, das durch die Haupteinspritzung
das Verbrennen beginnt, nach dem TDC des Verdichtungshubes. Der
Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
ist rund um den TDC des Verdichtungshubes herum, so dass eine präzise Steuerung
des BOB des Hauptgemischs erreicht werden kann.
-
In
Bezug auf die 6 zeigen die dargestellten Kurven 102 und 104 Veränderungen
der NOx- Emission und des Rauchs gegenüber der Veränderung der Lastanforde rung,
wenn die Kraftstoffmenge q, um der Lastanforderung zu genügen, durch
eine einzelne Einspritzung geliefert wird. Die dargestellten Kurven 106 und 1ß8 zeigen
Veränderungen
von NOx und Rauch gegenüber
der Veränderung
der Lastanforderung, wenn die Kraftstoffmenge q in die Kraftstoffmenge
q1 für
die Haupteinspritzung und die Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung
geteilt ist. 6 lässt eindeutig erkennen, dass
die geteilte Einspritzung gegenüber
der einzelnen Einspritzung vorteilhaft ist, wenn die Lastanforderung
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Mit anderen Worten, die einzelne Einspritzung ist außer Stande,
wenn die Lastanforderung den vorbestimmten Wert überschreitet und die geteilte
Einspritzung ist außer
Stande die Selbstzündungsverbrennung
mit niedriger NOx- Emission und niedrigem Rauch zu erreichen.
-
Wie
bisher in Verbindung mit 4 erwähnt, wird die Klopfintensität stark,
wenn das Luft- Kraftstoff- Verhältnis
(A/F) des Gemischs vermindert wird. Die Klopfintensität hat eine
im Wesentlichen lineare Beziehung mit der maximalen Geschwindigkeitsveränderung
des Zylinderdruckes dP/dtmax in einem Takt, wie durch die Kurve 110 in
der 7 dargestellt. Die Kurve 110 zeigt eindeutig,
dass das Unterdrücken
von dP/dtmax die Klopfintensität
vermindern kann.
-
In
Bezug auf die 8 ist eine Anzahl von Linien 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124 und 126 dargestellt,
wobei jede Linie den gleichen Wert von dP/dtmax gegenüber der
Lastanforderung und BOB verbindet. Die Werte, die durch diese Linien
repräsentiert
werden, erhöhen
sich, wie sich die Arbeitspunkte in eine Richtung, die durch einen
Pfeil 128 angezeigt ist, verschieben. Der Wert dP/dtmax
erhöht sich,
wenn sich eine Lastanforderung bei demselben gehaltenen BOB erhöht. Dies
kommt daher, weil sich die Kraftstoffmenge, um zu verbrennen, erhöht, wie sich
die Lastanforderung erhöht,
um folglich die Wärmemenge
zu erhöhen.
Bei derselben Lastanforderung vermindert sich der Wert dP/dtmax,
wie BOB in einer solchen Richtung, um den Kurbelwinkel zu erhöhen, verzögert wird.
Dies ist, weil die Verbrennung während
des Hubes nach unten des Kolbens 18 stattfindet.
-
In
der 8 repräsentiert
die vertikale Achse θ10
als BOB. Der Parameter θ10
repräsentiert
einen Kurbelwinkel, bei dem 10% des gesamten Kraftstoffes verbrannt
ist und verwendet wird, um den BOB zu repräsentieren. Alternativ enthalten
andere Parameter, die verwendet werden können, um den BOB zu repräsentieren, θ20, θ50, Pmax,
dP/dtmax, dQ/dtmax und dQ/d θmax,
wie sie allgemein für
die, die auf diesem Gebiet der Technik Fachleute sind, gut bekannt
sind. Die Werte θ20
und θ50
zeigen die Kurbelwinkel, bei denen jeweils 20% und 50% des gesamten
Kraftstoffes verbrannt sind. Die Werte Pmax zeigen den Kurbelwinkel,
bei dem der Zylinderdruck P das Maximum in einem Takt trifft. Der
Wert dP/d θmax
zeigt den Kurbelwinkel, bei dem die Veränderungs geschwindigkeit des
Zylinderdrucks dP/d θ das Maximum
in einem Takt trifft. Der Wert dQ/d θmax zeigt den Kurbelwinkel,
bei dem die Veränderungsgeschwindigkeit
der Wärme
dQ/d θ das
Maximum trifft.
-
Die 8 zeigt
eindeutig, dass eine Verzögerung
im BOB, die einer Erhöhung
in der Lastanforderung entspricht, arbeitet, um die Klopfintensität in der
Richtung zu dem zulässigen
Niveau zu unterdrücken,
was Betriebsbedingungen gestattet, bei denen die Selbstzündungsverbrennung
ausgeführt
werden kann, um sich auf höhere
Lastanforderung zu erweitern.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
bestimmt die Lastanforderung den Einspritzzeitpunkt IT2 für die Auslöseeinspritzung,
die die dargestellte Beziehung, wie durch eine Kurve 130 in
der 9 gezeigt, verwendet. Die Kurbelwinkel auf der
Kurve 130 werden gegen das Verändern der Lastanforderung gebildet, um
eine angemessene Verzögerung
des BOB entsprechend einer Erhöhung
in der Lastanforderung zu schaffen, um die Erhöhung in der dP/dtmax, wie in Verbindung
mit der 8 diskutiert, zu unterdrücken. Die
Werte auf der Kurve 130 werden in einem computerlesbaren
Speichermedium 66 in einem Plan gegen den Veränderungswert
der Lastanforderung gespeichert. Folglich können angemessene Werte des Einspritzzeitpunktes
IT2 für
die Auslöseeinspritzung in
dem Plan, beim Verwenden verschiedener Werte der Lastanforderung,
gefunden werden.
-
Mit
derselben Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung
erhöht
das Bewegen des Einspritzzeitpunktes IT2 in solch einer Richtung,
um den BOB von dem TDC des Verdichtungshubes zu verzögern, die
Schwierigkeiten für
den unverbrannten Anteil zu verbrennen. Dies kommt daher, weil sich
der Temperaturanstieg des unverbrannten Anteils vermindert, wie
sich der Einspritzzeitpunkt IT2 für die Auslöseeinspritzung in solch einer
Richtung bewegt, um den BOB von dem TDC des Verdichtungshubes, wie
durch die Kurve 132 in der 10 angezeigt,
zu verzögern.
Das Zylindervolumen erhöht
sich, wie die Kurbelposition von dem TDC des Verdichtungshubes verzögert wird,
was einen Druckanstieg selbst dann unterdrückt, wenn die erzeugte Wärmemenge
dieselbe bleibt. Als ein Ergebnis wird die Wirkung der adiabatischen
Verdichtung von unverbrannten Gas klein, was eine Reduzierung des
Temperaturanstiegs verursacht.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
ist die Kraftstoffmenge q2 erhöht,
um eine erhöhte
Wärmemenge
zu erzeugen, um eine Reduzierung im Temperaturanstieg des unverbrannten
Anteils zu kompensieren, der infolge einer Verzögerung von dem Einspritzzeitpunkt
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
von dem TDC des Verdichtungshubes verursacht wird.
-
In
Bezug auf die 11 wird eine Mehrzahl von Linien 134, 136, 138 und 140 dargestellt,
wobei jede Linie gleiche Kurbelwinkel verbindet, bei denen der BOB
gegenüber
dem Einspritzzeitpunkt IT2 und der Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung stattfindet.
Die durch diese Linien repräsentierten Kurbelwinkel
erhöhen
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung, die durch einen
Pfeil 142 angezeigt ist, in die Richtung der Zone der Fehlzündung, der durch
den schraffierten Bereich angezeigt ist, verschiebt.
-
11 zeigt
eindeutig, dass wenn eine Notwendigkeit entsteht, den BOB von dem
TDC des Verdichtungshubes beträchtlich
zu verzögern,
muss die Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung
erhöht
werden, um Fehlzündung
zu vermeiden. In dem Ausführungsbeispiel
wird die Kraftstoffmenge q2 im Zusammenwirken mit der Kraftstoffeinspritzung
IT2 beim Steuern des BOB innerhalb des Zielbereiches des Kurbelwinkels
nach dem TDC des Verdichtungshubes verändert.
-
Die
vorliegende Beschreibung lehrt an dem Ausführungsbeispiel eindeutig, dass
ein Verzögerung
in dem Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
eine Verzögerung
in dem BOB verursacht. Diese Beziehung kann in einigen Fällen gebrochen
werden, wo eine Verzögerung
in dem Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
ein Vorverschieben in dem BOB verursacht. Falls die Verteilung von
Kraftstoff nicht ausreichend ist, die örtlichen fetten Abschnitte
zu verlassen, verursacht das Verbrennen solch fetter Abschnitte
das Vorverschieben vom BOB selbst dann, wenn es eine Verzögerung in
dem Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung gibt.
In solchen Fällen
kann der Einspritzzeitpunkt IT2 für die Auslöseeinspritzung vorverschoben
werden, um eine Verzögerung
in dem BOB zu verursachen.
-
In
Bezug auf die 12 wird eine Einzeleinspritzung
ermöglicht,
wenn die Lastanforderung ausreichend niedrig ist und unter einen
vorbestimmten Wert, den so genannten Lastgrenzwert Lth fällt, und wird
nicht ermöglicht,
wenn die Lastanforderung einen Grenzwert Lth überschreitet. Wenn die Lastanforderung
den Lastgrenzwert Lth überschreitet,
wird die geteilte Einspritzung ermöglicht. Das nicht- Ermöglichen
der Einzeleinspritzung auf diese Weise und das Verwenden der geteilten
Einspritzung ermöglicht
den Motorbetrieb bei der Setbstzündungsverbrennung
mit einer niedrigen NOx- Emission und wenig Rauch (siehe 6)
bei höherer
Lastanforderung. Die geteilte Einspritzung ist nicht in der Lage, wenn
die Lastanforderung unter den Lastgrenzwert Lth fällt, während die
Einzeleinspritzung bei einer niedrigeren Lastanforderung verwendet
wird. Die Hysterese kann vorgesehen werden, um ein schnelles Schalten
zwischen der Einteleinspritzung und der geteilten Einspritzung zu
verhindern.
-
Es
soll geschätzt
werden, dass die Formulierung "die
Lastanforderung überschreitet
den Lastgrenzwert" bedeutet,
andere äquivalente
Steuerungsimplementationen zu umfassen, wie sie durch einen üblichen
Fachmann auf dem Gebiet der Technik bei Kraftstoffeinspritzsystem
geschätzt
werden würde.
Z. B. kann ein Vergleich vom "größer als
oder gleich zu" – Typ vorgenommen
werden, der äquivalent
in Betracht gezogen wird und bedeutet, durch die Formulierung „die Lastanforderung überschreitet
den Lastgrenzwert" eingeschlossen
zu sein.
-
In
Fortsetzung zu dem Bezug auf die 12 verbindet
das dargestellte Liniensegment 144 die gewünschten
Werte der gesamten Kraftstoffmenge q für die Einzeleinspritzung gegenüber der
Veränderung
in der Lastanforderung, die unter den Lastgrenzwert Lth fällt. Das
dargestellte Liniensegment 146 verbindet die gewünschten
Werte der gesamten Kraftstoffmenge q für die geteilte Einspritzung
bei höherer
Lastanforderung. Das dargestellte Liniensegment 148 verbindet
die Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung. Diese werte werden in dem computerlesbaren
Speichermedium 66 in einem Plan gegenüber dem Veränderungswert der Lastanforderung
gespeichert. Die Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung kann durch Subtrahieren
der Kraftstoffmenge q1 von der gesamten Kraftstoffmenge q, die im
Plan gefunden wird, gebildet werden. Alternativ können angemessene
Werte der Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung
in einem Plan, der in einem computerlesbaren Speichermedium 66 gespeichert
ist, gefunden werden. Wie zuvor in Verbindung mit der 9 erläutert, wird
der Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
zu dem verzögerten
Festlegen verschoben, wenn die Lastanforderung hoch wird. Außerdem muss
die Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung,
wie in Verbindung mit der 11 erläutert, entsprechend
des verzögerten Festlegens
des Einspritzzeitpunktes IT2 erhöht
werden. Demzufolge erhöht
sich, wie in der 12 dargestellt, die Kraftstoffmenge
q2 für
die Auslöseeinspritzung,
wie sich die Motorlast erhöht.
Eine übermäßige Erhöhung der
Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung
kann eine Zunahme in der NOx- Emission und im Rauch verursachen.
Zum Vermeiden dieser Situation werden sowohl die Kraftstoffmenge
q2 für
die Auslöseeinspritzung,
als auch die Kraftstoffmenge q1 für die Haupteinspritzung innerhalb
des Systems der gesamten Kraftstoffmenge q bei einer Hochlastanforderung
erhöht.
-
Die 13 stellt
ein Steuerprogramm für
den Betrieb des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung dar. In dem Schritt 150 gibt
die Steuereinrichtung 14 die Motordrehzahl und die Lastanforderung
ein. In dem Schritt 152 bezieht sich die Steuereinrichtung 14 in
der 3 auf der Grundlage der Motordrehzahl und der
Lastanforderung, um zu bestimmen, ob oder nicht eine Selbstzündung gefordert ist.
Falls dies nicht der Fall ist, geht die Steuerung zu dem Schritt 154.
In dem Schritt 154 legt die Steuereinrichtung 14 die
Ventilzeitpunkte fest, wie in der 30 dargestellt.
Falls dies der Fall ist, geht die Steuerung von dem Schritt 152 zu
dem Schritt 156. In dem Schritt 156 legt die Steu ereinrichtung 14 die Ventilzeitpunkte,
wie in der 31 dargestellt, für die Selbstzündungsverbrennung
fest. In dem nächsten Schritt 158 bezieht
sich die Steuerung 14 auf die 12, um
zu bestimmen, ob eine Einzeleinspritzung oder eine geteilte Einspritzung
angefordert ist. Wie zuvor in Verbindung mit der 12 erläutert, vergleicht
die Steuereinrichtung 14 die Lastanforderung mit dem Lastgrenzwert
Lth, um zu bestimmen, dass die geteilte Einspritzung möglich gemacht
werden soll, wenn die Lastanforderung den Lastgrenzwert Lth überschreitet,
und um zu bestimmen, dass eine Einzeleinspritzung nicht ermöglicht werden
soll, wenn die Lastanforderung unter den Lastgrenzwert Lth fällt.
-
Falls
die Einzeleinspritzung in dem Schritt 158 ermöglicht werden
soll, geht die Steuerung zu dem Schritt 160, wobei die
Steuereinrichtung 14 das Festlegen für die Einzeleinspritzsteuerung
vorsieht. Insbesondere bildet die Steuereinrichtung 14 die Kraftstoffmenge
q für die
Einzeleinspritzung in dem Schritt 162 durch das Ausführen eines
Tabellen- Aufsuchvorgangs von dem Liniensegments 144 in
der 12 gegenüber
der Lastanforderung. Die Steuerung bestimmt den Einspritzzeitpunkt
IT für
die Einzeleinspritzung in dem Schritt 164. Dieser Einspritzzeitpunkt
IT kann festgelegt werden.
-
Falls
die geteilte Einspritzung in dem Schritt 158 ermöglicht werden
soll, geht die Steuerung zu dem Schritt 166. In dem Schritt 166 nimmt
die Steuereinrichtung 14 das Festlegen für die geteilte
Einspritzsteuerung vor. In dem nächsten
Schritt 168 bestimmt die Steuerung die gesamte Kraftstoffmenge
q, die Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung und die Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung durch
Aufsuchen des Tabellen- Aufsuchvorgangs von den Liniensegmenten 146 und 148 in
der 12. In dem nächsten
Schritt 170 bestimmt die Steuereinrichtung 14 den
Einspritzzeitpunkt IT1 für
die Haupteinspritzung. In dem nächsten
Schritt 172 bestimmt die Steuereinrichtung 14 den
Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
durch Ausführen
eines Tabellen- Aufsuchvorgangs der 9 gegenüber der Lastanforderung.
In dem Ausführungsbeispiel
fällt der
Einspritzzeitpunkt IT1 für
die Haupteinspritzung in den Ansaughub weit vor dem TDC des Verdichtungshubes,
während
der Einspritzzeitpunkt IT2 für die
Auslöseeinspritzung
in einen Bereich von 60 Grad vor dem oberen Totpunkt (BTDC) des
Verdichtungshubes, bis 10 Grad von dem BTDC fällt.
-
In
Bezug auf die 14 bis 16 wird
das zweite Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Lehre beschrieben.
-
...
Das erste Ausführungsbeispiel
wurde zuvor in Verbindung mit den 1 bis 13 beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel
ist jedoch von dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch verschieden, dass der Einspritzzeitpunkt IT1 und die Kraftstoffmenge
q1 für
die Haupteinspritzung gegenüber der
Veränderung
der Lastanforderung zusätzlich
zu der Veränderung
des Einspritzzeitpunktes IT2 und der Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung variiert
wird.
-
Wie
zuvor erläutert
bildet die Klopfintensität eine
Grenze der Hochlast- Betriebsbedingungen, bei denen die Selbstzündungsverbrennung
erreicht wird. Zum Unterdrücken
der Klopfintensität
funktioniert ein BOB von dem TDC. Wie zuvor in Verbindung mit der 11 erläutert, sind
eine Verzögerung
des Einspritzzeitpunktes IT2 und eine Erhöhung in der Kraftstoffmenge
q2 für
die Auslöseeinspritzung
entsprechend der Verzögerung
erforderlich, um die gewünschte
Verzögerung
vom BOB zu schaffen. Wie jedoch zuvor in Verbindung mit der 6 erläutert, gibt
es eine Grenze, um die Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung zu erhöhen, weil
ein heterogenes Gemisch mit örtlich
fetten Abschnitten erzeugt wird, was zu einer erhöhten NOx-
Emission und zu erhöhtem
Rauch führt.
Demzufolge ist es, für
die erweiterten Betriebsbedingungen, bei denen die Selbstzündungsverbrennung
bei einer höheren Lastanforderung
erreicht wird, notwendig, die Kraftstoffmenge q1 für die Haupteinspritzung
zu erhöhen.
-
Wie
zuvor bereits erwähnt,
ist die Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung derart unter einer Grenze begrenzt, dass das
Gemisch infolge des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffes
am Verbrennen vor einem Ziel- Kurbelwinkel, bei dem BOB stattfinden
soll, gehindert wird. Mit der Kraftstoffmenge q1, die diese Grenze überschreitet, verbrennt
das Gemisch vor dem Ziel- Kurbelwinkel, bei dem der BOB stattfinden
soll, um Klopfen zu verursachen, dass infolge des schnellen Verbrennens auftritt.
-
Der
Kraftstoff durch die Haupteinspritzung wird, um ein Gemisch zu erzeugen,
verdampft und dann mit Luft gemischt. Letztlich wird der Kraftstoff mit
dem Sauerstoff reagiert und gezündet.
Falls die Zeit, die für
diese Vorgangsserien erforderlich ist, dieselbe bleibt, schafft
das Verzögern
des Einspritzzeitpunktes einen verzögerten BOB.
-
14 sieht
eine Veränderung
vom BOB gegenüber
der Veränderung
des Einspritzzeitpunktes IT und der Kraftstoffmenge q für den Fall
einer Einzeleinspritzung vor, der lange vor dem TDC des Verdichtungshubes
auftritt, was darstellt, dass bei demselben BOB die Kraftstoffmenge
q erhöht
werden kann, wenn der Einspritzzeitpunkt IT verzögert ist. Somit können die
Betriebsbedingungen, bei denen die Selbstzündungsverbrennung erreicht
werden kann, auf eine höhere
Lastanforderung erweitert werden. In der 14 ist
eine Mehrzahl von Linien 180, 182, 184, 186 und 188 dargestellt,
wobei jede Linie gleiche Kurbelwinkel verbindet, bei denen der BOB gegenüber dem
Einspritzzeitpunkt IT und der Kraftstoffmenge q für eine Einzeleinspritzung
auftritt. Die durch diese Linien repräsentierten Kurbelwinkel erhöhen sich,
wie sich die Arbeitspunkte in eine Richtung, die durch einen Pfeil 190 angezeigt
ist, verschieben.
-
In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
bestimmt die Lastanforderung den Einspritzzeitpunkt IT1 für die Haupteinspritzung
unter Verwendung der dargestellten Beziehung, wie durch eine Kurve 192 in der 15 angezeigt.
Die Kurbelwinkel auf der kurve 192 werden gegen das Verändern der
Lastanforderung bestimmt, um eine Tendenz vorzusehen, so verzögert zu
werden, wie die Lastanforderung hoch wird. Die Werte auf der Kurve 192 werden
in einem computerlesbaren Speichermedium 66 in einem Plan
gegen verschiedene Werte der Lastanforderung gespeichert. Somit
können
angemessene Werte des Einspritzzeitpunktes IT1 für die Haupteinspritzung in dem
Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung gefunden werden.
-
In
der 16 zeigen die Kurven 194 und 196 Veränderungen
der zulässigen
Größen an,
durch die die Einspritzzeitpunkte IT1 und IT2 für die Haupt- und die Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Lastanforderung verzögert
werden können.
Wie aus der 16 leicht gesehen wird, ist
bei jeder Lastanforderung die Größe, die
für den
Einspritzzeitpunkt IT1 für
die Haupteinspritzung gestattet ist, größer als die Größe für den Einspritzzeitpunkt
IT2 für
die Auslöseeinspritzung.
Dies kommt daher, weil eine Verzögerung
des Einspritzzeitpunktes IT2 für
die Auslöseeinspritzung, die
rund um den TDC des Verdichtungshubes stattfindet, einen größeren Einfluss
auf den BOB, als eine Verzögerung
des Einspritzzeitpunktes IT1 hat, die bei einem Kurbelwinkel lange
vor dem Verdichtungshub ist.
-
Ein
Steuerprogramm für
den Betrieb des zweiten Ausführungsbeispieles
ist im Wesentlichen dasselbe wie das Steuerprogramm, das in der 13 dargestellt
ist, mit der Ausnahme der Art und Weise des Bestimmens des Einspritzzeitpunktes
IT1 für
die Haupteinspritzung in dem Schritt 170. In dem Schritt 170 führt die
Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang von
dem Plan, wie durch die Kurve 192 in der 15 gezeigt,
gegen die Lastanforderung aus.
-
In
Bezug auf die 17 bis 24 wird
das dritte Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Lehre beschrieben.
-
Das
dritte Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen dasselbe wie das erste Ausführungsbeispiel, das zuvor in
Verbindung mit den 1 bis 13 beschrieben
worden ist. Das dritte Ausführungsbeispiel
ist jedoch von dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch verschieden, dass die Einspritzzeitpunkte IT1 und IT2 und
die Kraftstoffmengen q1 und q2 gegen die Veränderung der Lastanforderung
und die Motordrehzahl verändert
werden.
-
In
Bezug auf die 17 erhöht sich die Veränderung
dP/dtmax, wie sich die Motordrehzahl erhöht, wie durch die Kurve 198 dargestellt.
Die Kurve 198 zeigt, dass das Auftreten von Klopfen hoch
ist, wenn die Motordrehzahl hoch ist. Somit ist es notwendig den
BOB von dem TDC des Verdichtungshubes bei höheren Motordrehzahlen zu verzögern.
-
18 stellt
die Veränderung
des Einspritzzeitpunktes IT2 für
die Auslöseeinspritzung
gegenüber
einer verschiedenen Motordrehzahl und einer verschiedenen Lastanforderung
dar. Wie bereits zuvor erwähnt
erhöht
sich der Einspritzzeitpunkt IT2 in dem Kurbelwinkel in einer verzögerten Richtung
bei einer höheren
Lastanforderung. In dem dritten Ausführungsbeispiel erhöht sich
der Einspritzzeitpunkt IT2 in dem Kurbelwinkel in einer verzögerten Richtung
bei höheren
Motordrehzahlen. In der 18 ist eine
Anzahl von Linien 200, 202, 204, 206, 208, 210 und 212 gezeichnet,
wobei jede Linie gleiche Kurbelwinkel für den Einspritzzeitpunkt IT2
gegenüber
der Lastanforderung und der Motordrehzahl verbindet. Die Kurbelwinkel
auf diesen Linien erhöhen
sich, wie sich die Arbeitspunkte in eine Richtung, die durch einen
Pfeil 214 angezeigt wird, verschiebt. Die Kurbelwinkel
auf diesen Linien werden in einem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plangegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl
gespeichert. Somit können angemessene
Werte für
den Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
in dem Plan gegenüber den
verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl gefunden
werden. Der Einspritzzeitpunkt IT2 für die Auslöseeinspritzung wird verzögert, wie
die Motordrehzahl hoch wird.
-
Das
Steuern des Einspritzzeitpunktes IT2 für die Auslöseeinspritzung kann den BOB
steuern.
-
In
der Steuerstrategie, wie in der 18 dargestellt,
wird es angenommen, dass der BOB durch das Verzögern des Einspritzzeitpunktes
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
verzögert
werden kann. Diese Beziehung kann in einigen Fällen infolge von Bauteilen
(z. B. durch das Kraftstoffzuführungssystem
) des Motors unterbrochen werden. In solchen Fällen kann eine andere Strategie
als in der 24 dargestellt verwendet werden,
um den Einspritzzeitpunkt IT2 für die
Auslöseeinspritzung
zu bestimmen.
-
In
Bezug auf die 19 zeigt die dargestellte Linie 216 eine
Veränderung
eines Verhältnisses
der Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung zu der gesamten Kraftstoffmenge (q = q1 +
q2) gegenüber der
Veränderung
der Motordrehzahl bei derselben Lastanforderung. Der Einspritzzeitpunkt
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
wird verzögert,
wie die Motordrehzahl hoch wird. Die Kraftstoffmenge q2 muss erhöht werden,
wenn der Einspritzzeitpunkt IT2 verzögert wird. Da die gesamte Kraftstoffmenge
q unverändert
gehalten wird, muss die Kraftstoffmenge q1 reduziert werden, wie
die Kraftstoffmenge q2 erhöht wird.
-
Die 20 sieht
eine Veränderung
des gesamten Kraftstoffmenge q für
die Einspritzung gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung vor, was darstellt, dass
die Veränderung
der Motordrehzahl einen geringeren Einfluss auf die Veränderung
des gesamten Kraftstoffmenge q als die Veränderung der Lastanforderung
hat. In der 20 ist eine Mehrzahl von Linien 218, 220, 222, 224 und 226 dargestellt,
wobei jede Linie gleiche Werte der gesamten Kraftstoffmenge q gegenüber einer
Veränderung
der Lastanforderung und der Motordrehzahl verbindet. Die Werte auf
diesen Linien erhöhen
sich, wie sich die Arbeitspunkte in eine Richtung, die durch einen
Pfeil 228 angezeigt ist, verschieben.
-
21 sieht
eine Veränderung
der Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung gegenüber der
Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung vor. In der 21 ist
eine Mehrzahl von Linien 230, 232, 234, 236, 238 und 240 dargestellt,
wobei jede Linie einen gleichen Wert der Kraftstoffmenge q1 für die Haupteinspritzung
verbindet. Die Werte dieser Linien erhöhen sich, wie sich der Arbeitspunkt in
eine Richtung, wie durch den Pfeil 242 angezeigt, verschiebt.
-
Diese
Werte werden in dem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plan gegen verschiedene Werte der Lastanforderung und der
Motordrehzahl gespeichert. Somit können die angemessenen Werte
der Kraftstoffmenge q1 für
die Haupteinspritzung in dem Plan gegenüber den verschiedenen Werten
der Lastanforderung und der Motordrehzahl gefunden werden. Die Kraftstoffmenge
q1 für
die Haupteinspritzung erhöht
sich, wie die Motordrehzahl hoch wird.
-
22 sieht
eine Veränderung
der Kraftstoffmenge q für
die Auslöseeinspritzung
gegenüber der
Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung vor. In der 22 ist
eine Mehrzahl von Linien 244, 246, 248, 250, 252 und 254 dargestellt,
wobei jede Linie den gleichen Wert der Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung
verbindet. Die Werte auf diesen Linien erhöhen sich, wie sich der Arbeitspunkt
in eine Richtung, die durch einen Pfeil 256 angezeigt ist,
verschiebt. Diese Werte werden in einem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plan gegen verschiedene Werte der Lastanforderung und der
Motordrehzahl gespeichert. Somit können die angemessenen Werte
der Kraftstoffmenge q2 für
die Auslöseeinspritzung
in dem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl
gefunden werden. Die Kraftstoffmenge q2 für die Auslöseeinspritzung erhöht sich,
wie die Motordrehzahl hoch wird.
-
23 sieht
eine Veränderung
des Einspritzzeitpunktes IT1 für
die Haupteinspritzung gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung vor. In der 23 ist
eine Anzahl von Linien 258, 260, 262, 264, 266, 268 und 270 gezeichnet,
wobei jede Linie den gleichen Kurbelwinkel für den Einspritzzeitpunkt IT1
für die
Haupteinspritzung verbindet. Die Werte auf diesen Linien vermindern
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung, wie durch den
Pfeil 272 angezeigt, verschiebt. Diese Werte wer den in
einem computerlesbaren Speichermedium 66 in einem Plan
gegen verschiedene Werte der Lastanforderung und der Motordrehzahl
gespeichert. Somit können
die angemessenen Kurbelwinkel vom Einspritzzeitpunkt IT1 für die Haupteinspritzung in
dem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl
gefunden werden. Der Einspritzzeitpunkt IT1 für die Haupteinspritzung wird
vorverschoben, wie die Motordrehzahl hoch wird.
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24 sieht
eine Veränderung
des Einspritzzeitpunktes IT2 für
die Auslöseeinspritzung
gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Lastanforderung entsprechend einer alternativen Steuerstrategie
des dritten Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Lehre vor. In der 24 ist
eine Anzahl von Linien 274, 276, 278, 280, 282 und 284 gezeichnet,
wobei jede Linie den gleichen Kurbelwinkel für den Einspritzzeitpunkt IT2
für die
Auslöseeinspritzung
verbindet. Die Werte auf diesen Linien vermindern sich, wie sich
der Arbeitspunkt in eine Richtung, wie durch den Pfeil 286 angezeigt,
verschiebt. Diese Werte werden in einem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plan gegen verschiedene Werte der Lastanforderung und der
Motordrehzahl gespeichert. Somit können die angemessenen Kurbelwinkel vom
Einspritzzeitpunkt IT2 für
die Auslöseeinspritzung
in dem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl gefunden
werden. Der Einspritzzeitpunkt IT2 für die Auslöseeinspritzung wird vorverschoben,
wie die Motordrehzahl hoch wird. Bei höheren Drehzahlen ist es notwendig
den BOB von dem BDC des Einlasshubes zu verzögern und der Einspritzzeitpunkt
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
wird vorverschoben, um mit der beträchtlichen Reduzierung in einer
Zeit bei höheren Drehzahlen
umzugehen.
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Ein
Steuerprogramm für
den Betrieb des dritten Ausführungsbeispieles
ist im Wesentlichen dasselbe wie das in der 13 dargestellte
Steuerprogramm, mit Ausnahme der Art und Weise des Bestimmen der
Kraftstoffmengen q1 und q2 in dem Schritt 168, des Einspritzzeitpunktes
IT1 für
die Haupteinspritzung in dem Schritt 170 und des Einspritzzeitpunktes
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
in dem Schritt 172. In dem Schritt 168 führt die
Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang von dem
wie in der 21 dargestellten Plan gegenüber der
Lastanforderung und der Motordrehzahl aus, um die Kraftstoffmenge
q1 zu bestimmen und führt
auch einen Tabellen- Aufsuchvorgang von dem Plan, der in der 22 dargestellt
ist, gegenüber
der Lastanforderung und der Motordrehzahl aus, um die Kraftstoffmenge
q2 zu bestimmen. In dem Schritt 170 führt die Steuereinrichtung 14 einen
Tabellen- Aufsuchvorgang von dem Plan, wie in der 23 dargestellt,
gegenüber
der Lastanforderung und der Motordrehzahl aus, um den Einspritzzeitpunkt
IT1 für
die Haupteinspritzung zu bestimmen. In dem schritt 170 führt die Steuerung 14 einen
Tabellen- Aufsuchvorgang von dem Plan , wie in der 18 oder
in der 24 dargestellt, gegenüber der
Lastanforderung und der Motordrehzahl aus, um den Einspritzzeitpunkt
IT2 für
die Auslöseeinspritzung
zu bestimmen.
-
In
Bezug auf die 25 bis 29 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Lehre beschrieben.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen dasselbe wie das erste Ausführungsbeispiel, das zuvor in
Verbindung mit den 1 bis 13 beschrieben
worden ist. Das vierte Ausführungsbeispiel
ist von dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch verschieden, dass die Zylindertemperatur in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen gesteuert wird.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
erfordert ein Abgastemperatursensor 44, ein EGR- Steuerventil 58 und
einen EGR- Kreislauf 56.
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Wie
zuvor in den Ausführungsbeispielen
erwähnt
wird die Selbstzündungsverbrennung
bei niedriger oder mittlerer Last erreicht, während die Funkenzündungsverbrennung
bei hohen Drehzahlen mit hoher Last erreicht wird. Kraftstoff mit
niedriger Oktanzahl, wie z. B. Benzin, ist schwierig zu zünden, wenn
mit dem mit hoher Oktanzahl verglichen wird, wie z. B. Kraftstoff
für Dieselmotoren.
Zum Erreichen der Selbstzündung
von Benzinkraftstoff ist es hilfreich, die Temperatur des Gemischs
zu erhöhen.
In dem vierten Ausführungsbeispiel
wird das Abgas aus dem EGR- Kreislauf verwendet, um die Zylindertemperatur
anzuheben.
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25 sieht
eine Veränderung
des BOB gegenüber
der Veränderung
der gesamten Kraftstoffmenge q und der Zylindertemperatur Temp vor,
wenn das Luft- Kraftstoff Gemisch homogen ist. In der 25 ist
eine Mehrzahl von Linien 290, 292, 294, 296, 298 und 300 dargestellt,
die jeweils den gleichen Kurbelwinkel für den BOB gegenüber der
Veränderung
der Kraftstoffmenge q und der Zylindertemperatur Temp verbinden.
Die Kurbelwinkel auf diesen Linien erhöhen sich, wie sich ein Arbeitspunkt
in eine Richtung verschiebt, wie durch einen Pfeil 302 angezeigt.
Wie die Zylindertemperatur Temp hoch wird, wird der BOB vorverschoben.
Wie die Zylindertemperatur Temp niedrig wird, wird der BOB verzögert. Falls die
Kraftstoffmenge q erhöht
wird, wird der BOB vorverschoben. Falls nunmehr die Motordrehzahl
und die Lastanforderung auf bestimmte Werte eingestellt werden,
ist der BOB für
die Selbstzündungsverbrennung
bestimmt, während
Klopfen unterdrückt
wird. Bei derselben Zylindertemperatur Temp wird der Kraftstoff
leicht zünden,
wie die Lastanforderung hoch wird. Unter dieser Bedingung wird das
Gemisch, das durch die Einspritzung erzeugt wird, leicht zünden, um
den BOB von einem Ziel- Kurbelwinkel vorzuverschieben. In diesem
Fall verursacht das schnelle Verbrennen das Auftreten von Klopfen.
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Somit
ist es notwendig, die Zylindertemperatur Temp zu vermindern, wenn
die Lastanforderung hoch wird, um das Gemisch, das durch die Haupteinspritzung
erzeugt wird, am Verbrennen bei einem früheren Kurbelwinkel zu hindern.
In dem vierten Ausführungsbeispiel
wird die Zuführung
von Abgas aus dem EGR- Kreislauf 56 geregelt, um die Zylindertemperatur
Temp zu vermindern, wenn die Lastanforderung hoch wird.
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26 sieht
eine Veränderung
vom BOB gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Zylindertemperatur Temp vor, wenn das
Luft-/Kraftstoff- Gemisch homogen ist. In der 26 ist
ein Mehrzahl von Linien 304, 306, 308, 310, 312 und 314 dargestellt,
die jede gleiche Kurbelwinkel für
den BOB gegenüber
der Veränderung
der Motordrehzahl und der Zylindertemperatur Temp verbinden. Die Kurbelwinkel
auf diesen Linien erhöhen
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung verschiebt, wie durch
einen Pfeil 316 angezeigt. Bei hohen Motordrehzahlen wird
die Zeitdauer für
die Reaktion zwischen dem Kraftstoff und dem Sauerstoff verkürzt, was
den BOB verzögert.
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Bei
derselben Zylindertemperatur Temp wird ein Ziel- Kurbelwinkel für den BOB
verzögert,
wie die Motordrehzahl hoch wird. Bei hohen Motordrehzahlen ist die
Zeitdauer verkürzt
worden. Unter bestimmten Bedingungen kann der BOB beträchtlich
von dem Ziel- Kurbelwinkel infolge des beträchtlichen Einflusses durch
eine verkürzte
Zeitdauer für
die Reaktion zwischen dem Kraftstoff und dem Sauerstoff verzögert werden.
In diesem Fall wird die Zylindertemperatur Temp angehoben, um den
BOB in der vorverschobenen Richtung zu korrigieren.
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27 sieht
eine Veränderung
des Zielwertes der Zylindertemperatur gegenüber der Veränderung der Motordrehzahl und
der Lastanforderung dar. In der 27 ist
eine Mehrzahl von Linien 320, 322, 324, 326, 328 und 330 dargestellt,
von denen jede den gleichen Zielwert der Zylindertemperatur Temp gegenüber der
Veränderung
der Motordrehzahl und der Zylindertemperatur Temp verbindet. Die
Zielwerte auf diesen Linien erhöhen
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung, wie durch einen
Pfeil 332 angezeigt, verschiebt. Der Zielwert der Zylindertemperatur
Temp erhöht
sich, wie sich die Motordrehzahl erhöht, oder die Lastanforderung
wird niedrig, um das Gemisch, das durch die Haupteinspritzung erzeugt
worden ist, am Verbrennen zu hindern, oder um die Verschlechterung
der Stabilität
infolge der Verzögerung
des BOB zu verhindern. Diese Zielwerte der Zylindertemperatur Temp
werden in dem computerlesbaren Speichermedium 66 in einem
Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl
gespeichert. Somit kann ein angemessener Zielwert der Zylindertemperatur Temp
in dem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl gefunden
werden.
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In
dem vierten Ausführungsbeispiel
wird das Abgas aus dem EFR- Kreislauf 56 verwendet, um
die Zylindertemperatur Temp zu steuern. 28 sieht eine
Veränderung
des Zielwertes einer Abgasrückführungs-
(EGR-) Ventilöffnung
gegenüber
der Veränderung
der Abgastemperatur Temp(out) und der Zylindertemperatur Temp vor.
In der 28 ist ein Mehrzahl von Linien 334, 336, 338, 340, 342 und 344 dargestellt,
die jeweils den gleichen Ziel- Öffnungswinkel
(O) des EGR- Ventils 58 gegenüber der Veränderung der Abgastemperatur
Temp(out) und der Zylindertemperatur Temp verbinden. Die Ziel-Öffnungswinkel auf diesen Linien
erhöhen
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung, wie durch einen
Pfeil 346 angezeigt, verschiebt. Der Abgastemperatursensor 44 erzeugt
ein Ausgangssignal, das die Abgastemperatur Temp(out) anzeigt. Der
Ziel- Öffnungswinkel
(O) des EGR- Ventils 58 erhöht sich, wie sich der Zielwert
der Zylinder- (Abgas-)-temperatur Temp(out) erhöht. Der Ziel- Öffnungswinkel
(O) des EGR- Ventils 58 erhöht sich, wie die Abgastemperatur
Temp(out) abfällt.
Diese Ziel- Öffnungswinkel
(O) des EGR- Ventils 58 sind in dem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur
Temp(out) gespeichert. Solche angemessenen Ziel- Öffnungswinkel
vom EGR-Ventil 58 können in
dem Plan gegenüber
verschiedenen Werten der Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur
Temp(out) gefunden werden.
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29 stellt
einen Programmablauf für
den Betrieb des vierten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Lehre dar. Dieses Programm ist im Wesentlichen
dasselbe wie das in der 13 dargestellte,
mit der Ausnahme des Vorsehens von drei Schritten 400, 402 und 404.
Diese drei Schritte 400, 402 und 404 sind
zwischen den Schritten 156 und 158 angeordnet.
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In
dem Schritt 400 gibt die Steuereinrichtung 14 die
Abgastemperatur Temp(out) ein. In dem Schritt 402 führt die
Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang des
Planes, wie in der 27 dargestellt, gegenüber die
Lastanforderung und die Motordrehzahl aus, um einen Zielwert der
Zylindertemperatur Temp festzustellen. In dem Schritt 404 führt die
Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang des
Planes, wie in der 28 dargestellt, gegenüber der
Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur Temp(out) aus, um
einen Ziel- Öffnungswinkel
(O) des EGR- Ventils 58 festzustellen.
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In
Bezug auf die 30 bis 34 wird
das fünfte
Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Lehre beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen dasselbe wie das vierte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme
der Verwendung eines so genannten inneren EGR an Stelle des externen
EGR. Beim Steuern der Menge des zurückgehaltenen Abgases, werden,
wie in der 31 gezeigt, die Abgas- Rückhaltedauer
oder die minus- Überlappung
variiert.
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Für eine weitere
Information darüber,
wie die Abgas- Rückhaltedauer
variiert werden kann, sollte Bezug auf die üblicherweise erteilte, noch
zu erteilende U. S. Patentanmeldung, mit der bis jetzt noch nicht eingetragenen
Seien- Nr., betitelt "AUTO-IGNITION OF GASOILINE
ENGINE BY VARYING EXHAUST GAS RETAINING DURATION" genommen werden, die die Priorität der Japanischen
Patentanmeldung Nr. 2000-095500, eingereicht am 30. März 2000,
beansprucht.
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In
der 32 sieht die dargestellte Kurve 410 eine
Veränderung
der Zylindertemperatur Temp gegenüber der Veränderung der minus- Überlappung (Abgas-
Rückhaltedauer)
bei konstant beibehaltener Abgastemperatur vor. Die Zylindertemperatur
Temp steigt an, wie sich die minus- Überlappung (die Abgas- Rückhaltedauer)
erhöht.
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33 sieht
eine Veränderung
des Zielwertes der minus- Überlappung
(der Abgas- Rückhaltedauer)
gegenüber
der Veränderung
der Abgastemperatur Temp(out) und der Zylindertemperatur Temp vor.
In der 33 ist eine Mehrzahl von Linien 412, 414, 416, 418, 420 und 422 dargestellt,
die jeweils den gleichen Zielwert der minus- Überlappung gegenüber der
Veränderung
der Abgastemperatur Temp(out) und der Zylindertemperatur Temp darstellen.
Die Zielwerte auf diesen Linien erhöhen sich, wie sich der Arbeitspunkt
in eine Richtung, wie durch den Pfeil 424 gezeigt, verschiebt.
Diese Zielwerte werden in dem computerlesbaren Speichermedium 66 in
einem Plan gegenüber
verschiedenen Werten der Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur Temp(out)
gespeichert. Somit kann ein angemessener Zielwert der minus- Überlappung
in dem Plan gegenüber
den verschiedenen Werten der Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur
Temp(out) gefunden werden
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34 stellt
ein Steuerprogramm für
den Betrieb des fünften
Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Lehre dar. Dieses Programm ist im Wesentlichen
dasselbe wie dass in der 29 dargestellte, mit
Ausnahme des Vorsehens eines neuen Schrittes 450 an Stelle
des Schrittes 404 der 29.
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In
dem Schritt 450 führt
die Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang
des in der 33 gezeigten Plans gegenüber der
Zylindertemperatur Temp und der Abgastemperatur Temp(out) aus.
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In
Bezug auf die 35 und 36 ist
ein sechstes Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Lehre beschrieben.
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Die 35 sieht
eine Veränderung
des Zielwertes von dem BOB gegenüber
der Veränderung der
Motordrehzahl und der Lastanforderung vor. In der 35 ist
eine Mehrzahl von Linien 460, 462, 464, 466, 468 und 470 dargestellt,
die jeweils den glei chen Zielwert von dem BOB gegenüber der
Veränderung
der Lastanforderung und der Motordrehzahl verbinden. Die Zielwerte
auf diesen Linien erhöhen
sich, wie sich der Arbeitspunkt in eine Richtung, wie durch einen
Pfeil 472 angezeigt, verschiebt. Diese Zielwerte werden
in dem computerlesbaren Speichermedium 66 in einem Plan
gegenüber
verschiedenen Werten der Lastanforderung und der Motordrehzahl gespeichert.
Somit können
angemessene Werte von dem BOB in dem Plan gegenüber den verschiedenen Werten
der Lastanforderung und der Motordrehzahl gefunden werden.
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Die 36 stellt
ein Steuerprogramm für
den Betrieb des sechsten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Lehre dar. Dieses Programm ist im Wesentlichen
dasselbe, wie das in der 13 dargestellte,
mit Ausnahme des Vorsehens eines neuen Schrittes 500 zwischen
den schritten 156 und 158 der 13.
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In
dem Schritt 500 führt
die Steuereinrichtung 14 einen Tabellen- Aufsuchvorgang
des in der 35 gezeigten Plans gegenüber der
Lastanforderung und der Motordrehzahl aus, um einen Zielwert von
dem BOB festzulegen. In den Schritten 168, 170 und 172 werden
die Kraftstoffmenge und der Einspritzzeitpunkt für jeden der Haupt- und Auslöseeinspritzungen
gefunden, um die Selbstzündungsverbrennung,
die den BOB hat, bei dem festgelegten Zielwert zu erreichen.
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Es
sollte geschätzt
werden, dass der Ausdruck "Mehrfacheinspritzung" bedeutet, eine Einspritzung
zu umfassen, die eine Haupteinspritzung und eine Auslöseeinspritzung
in dieser Reihenfolge in einem Takt oder einer Einspritzung stattfindet,
oder die eine Haupteinspritzung, eine Auslöseeinspritzung und eine dritte
Einspritzung hat, die in der Reihenfolge in einem Takt stattfinden.
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Außerdem sollte
es geschätzt
werden, dass der Ausdruck "Beginn
der Verbrennung (BOB)" hierin verwendet
wird, um die Zeit oder den Kurbelwinkel zu bedeuten, bei dem 10%
des gesamten Kraftstoffs verbrannt worden ist (θ10), oder die Zeit oder den Kurbelwinkel,
bei dem 20% des gesamten Kraftstoffes verbrannt worden ist (θ20), oder
die Zeit oder den Kurbelwinkel, bei dem 50% des gesamten Kraftstoffes
verbrannt worden ist (θ50),
oder die Zeit oder den Kurbelwinkel, bei dem der Zylinderdruck sein
Maximum (Pmax) trifft, oder die Zeit oder den Kurbelwinkel, bei
dem die erste Zeitableitung dP/dt das Maximum (dP/dtmax) trifft,
oder die Zeit oder den Kurbelwinkel, bei dem die erste Zeitableitung
dQ/dt das Maximum (dQ/dtmax) trifft, oder die Zeit oder den Kurbelwinkel,
bei dem dQ/dθ das
Maximum (dP/dθmax) trifft.