DE102008000302A1 - Compression ignition engine with homogeneous filling and air intake and exhaust system of this - Google Patents

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Abstract

Ein AGR-Durchgang führt teilweise ein Abgas zu einer Brennkammer als ein AGR-Gas zurück. Ein Wärmetauscher kühlt das AGR-Gas. Ein Erwärmungseinlassdurchgang zweigt von einem Zweigabschnitt ab, der in einem Abschnitt eines Einlassdurchgangs an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist, und dessen stromabwärtiges ende kommuniziert mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers. Ein Schaltventil stellt jeweilige Mengen von Einlassluft ein, die durch den Einlassdurchgang und durch den Erwärmungseinlassdurchgang hindurch treten. Wenn ein AGR-Ventil geschlossen ist, schaltet eine ECU das Schaltventil derart, dass die Einlassluft durch einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang hindurch tritt; wenn das AGR-Ventil offen ist, schaltet die ECU das Schaltventil derart, dass die Einlassluft einzig durch den Einlassdurchgang hindurch tritt.One EGR passage partially leads an exhaust gas to a combustion chamber back as an EGR gas. A heat exchanger cools the EGR gas. A heating inlet passage branches from a branch portion formed in a portion of an intake passage on an upstream side of a downstream one End of the EGR passage is formed, and its downstream End communicates with a portion of the EGR passage at one upstream side of the heat exchanger. One Switching valve adjusts respective amounts of intake air passing through the inlet passage and the heating inlet passage pass through. When an EGR valve is closed, one switches ECU, the switching valve such that the intake air through one of the Inlet passage and the heating inlet passage therethrough occurs; when the EGR valve is open, the ECU switches the switching valve such that the intake air passes only through the intake passage occurs.

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und ein Lufteinlass- und Abgassystem von dieser zum Rückführen von Abgas zu einer Brennkammer als ein AGR-Gas.The The present invention relates to a compression ignition engine with homogeneous filling and an air inlet and exhaust system of this for returning exhaust gas to a combustion chamber as an EGR gas.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the technique

In den letzten Jahren hat man sich auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen mit einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung befasst, die in der Lage ist, einen zufriedenstellenden Kraftstoffwirkungsgrad und eine zufriedenstellender thermischer Wirkungsgrad zu erreichen, und verschiedene Untersuchungen wurden diesbezüglich durchgeführt. Bei den meisten Kompressionszündungsmaschinen mit homogener Füllung werden Kraftstoff und Luft in einem Einlassdurchgang miteinander gemischt, und das resultierende Luft-Kraftstoff-Gemisch wird zu einer Brennkammer zugeführt. Des Weiteren erfährt das in der Brennkammer eingeschlossene Luft-Kraftstoff-Gemisch eine Selbstzündung während einem Verdichtungshub mit einem Anstieg einer Temperatur und eines Drucks aufgrund eines Ansteigens eines Kolbens. Wie es in dem Stand der Technik bekannt ist, ist der Betriebsbereich bei einer derartigen Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung, der eine stabile Steuerung der Kompressionszündung mit homogener Füllung (HCCI) erlaubt, nach wie vor eher klein, was ein zu lösendes Problem bei der praktischen Anwendung dieser Maschine ist. Angesichts dieser Problematik wird ein Versuch hinsichtlich des Lösens dieses Problems gemacht, eine Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung umzusetzen, wie sie bei einer stationären Maschine angewandt wird, dessen normaler Betriebsbereich relativ gering ist, wie z. B. bei einer eine Gaswärmepumpen-(GHP)-Gasmaschine. Des Weiteren wurde zudem eine Maschine vorgeschlagen, bei der ein angemessenes Betriebsumschalten so bewirkt wird, dass eine Kompressionszündung mit homogener Füllung in einem Bereich bewirkt wird, der nahe einer niedrigen/mittleren Dreh- und einem niedrigen/mittleren Lastbereich liegt, was häufig in einem tatsächlichen Betrieb angenommen wird, und so, dass eine Funkenzündung (SI) in einem hohen Drehbereich und einem ultraniedrigen Last- und hohen Lastbereich bewirkt wird.In The last few years have been in the field of internal combustion engines with a compression ignition machine with homogeneous filling which is capable of satisfying fuel efficiency and to achieve a satisfactory thermal efficiency, and various investigations have been made in this regard. For most homogeneous compression ignition engines Fill will be fuel and air in an intake passage mixed together, and the resulting air-fuel mixture is supplied to a combustion chamber. Furthermore learns the trapped in the combustion chamber air-fuel mixture a Auto-ignition during a compression stroke with an increase in temperature and pressure due to an increase a piston. As is known in the art is the operating range in such a compression ignition engine with homogeneous filling, providing a stable control of the compression ignition with homogeneous filling (HCCI) allowed, as before small, which is a problem to be solved in the practical Application of this machine is. Given this issue is an attempt made in solving this problem a compression ignition machine with homogeneous filling implement, as applied to a stationary machine is, whose normal operating range is relatively low, such. In a gas heat pump (GHP) gas machine. Of Furthermore, a machine was proposed in which a reasonable Switching the operating so causes a compression ignition is effected with homogeneous filling in a range, the near a low / medium turning and a low / middle Load range is what often happens in an actual load Operation is accepted, and so that a spark ignition (SI) in a high range of rotation and an ultra-low load and high load range is effected.

Bei einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung ist der Betriebsbereich, der eine stabile Steuerung der Kompressionszündung mit homogener Füllung erlaubt, klein. In dem nachfolgenden Teil ist dieses Problem ausführlich behandelt. Beispielsweise ist in dem niedrigen Lastbetriebsbereich die Menge an Luft-Kraftstoff-Gemisch klein, das zu der Brennkammer zugeführt wird, und die Zylinderinnentemperatur nimmt nicht ohne weiteres zu, so dass sich das Zündvermögen verschlechtert, und ein Auftreten einer Fehlzündung wird wahrscheinlich. Wie es im Stand der Technik bekannt ist, um ein Auftreten einer Fehlzündung zu unterdrücken, wird ein Verfahren angewendet, das eine sogenannte interne AGR verwendet, gemäß der eine negative Überlappungszeitdauer bei dem Ventilzeitpunkt des Einlassventils und des Auslassventils vorgesehen ist, so dass es einem Teil des bereits verbrannten Gases ermöglicht wird, für den nächsten Verbrennungszyklus in der Brennkammer zu verbleiben. Durch Verwenden der internen AGR auf diese Weise werden das interne AGR-Gas mit hoher Temperatur und das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das erneut zu der Brennkammer zugeführt wird, miteinander gemischt, um die Zylinderinnentemperatur zu erhöhen, wodurch die Zündfähigkeit zu der Zeit der Kompressionszündung mit homogener Füllung verbessert wird, wobei ein Auftreten einer Fehlzündung auf diese Weise unterdrückt wird. Bei einem noch schlechteren Zustand, wie in dem Fall einer niedrigen Außenlufttemperatur, ist jedoch die Temperatur in der Brennkammer niedrig, und eine interne AGR mit hoher Temperatur ist schwer zu erreichen, so dass auch dann, wenn eine interne AGR verwendet wird, eine Kompressionszündung mit homogener Füllung eher schwierig zu bewirken ist, und es gibt eine Befürchtung des Auftretens einer Fehlzündung.at a compression ignition machine with homogeneous filling is the operating range, which has a stable control of the compression ignition homogeneous filling allowed, small. In the following Part of this issue is discussed in detail. For example is the amount of air-fuel mixture in the low load operating range small, which is supplied to the combustion chamber, and the in-cylinder temperature does not increase readily, so that the ignitability deteriorates, and an occurrence of a misfire becomes probably. As is known in the art to a Occurrence of a misfire is suppressed applied a method using a so-called internal EGR, according to the one negative overlap period at the valve timing of the intake valve and the exhaust valve is provided, so that it is part of the already burned gas allows for the next combustion cycle in the combustion chamber to remain. By using the internal EGR in this way, the internal high-temperature EGR gas and the air-fuel mixture fed again to the combustion chamber is mixed with each other to increase the in-cylinder temperature, whereby the ignitability at the time of the compression ignition is improved with homogeneous filling, with an occurrence a misfire suppressed in this way becomes. In an even worse condition, as in the case of one low outside air temperature, however, is the temperature low in the combustion chamber, and an internal high-temperature EGR is hard to achieve, so even if an internal EGR is used, a compression ignition with homogeneous Filling is rather difficult to effect and there is one Fear of the occurrence of a misfire.

Abgesehen von der internen AGR als ein Mittel zum Erhöhen der Zylinderinnentemperatur der Brennkammer beispielsweise von einer Dieselmaschine ist eine Einrichtung bekannt, die ein Auftreten einer Fehlzündung verhindert, indem erwärmte Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch), die vorhergehend durch einen Heizmechanismus, wie z. B. ein Wärmetauscher erwärmt worden ist, dazu veranlasst wird, in die Brennkammer zu strömen, d. h. durch Durchführen einer Einlasslufterwärmung.apart from the internal EGR as a means for increasing the in-cylinder temperature the combustion chamber of, for example, a diesel engine is a Facility known to be an occurrence of a misfire prevented by heated intake air (air-fuel mixture), the previously by a heating mechanism, such. B. a heat exchanger has been heated, caused to enter the combustion chamber to stream, d. H. by performing intake air heating.

Demgegenüber tritt bei einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung in dem Hochlastbetriebsbereich eine anormale Verbrennung auf, wie z. B. ein Klopfen oder eine frühzeitige Zündung. Wie es in dem Stand der Technik bekannt ist, wird eine externe Abgasrückführung (AGR) verwendet, um ein Auftreten einer derartigen anormalen Verbrennung zu unterdrücken. Da das externe AGR-Gas unmittelbar nach seiner Entnahme aus dem Abgasdurchgang eine hohe Temperatur aufweist, wird es durch eine AGR-Kühleinrichtung gekühlt, die an einem mittleren Punkt bzw. einem Punkt irgendwo in der Mitte in dem AGR-Durchgang so vorgesehen ist, dass der Füllungsgrad nicht verschlechtert werden soll. Des Weiteren wird die Verbrennung in der Brennkammer durch Rückführen des durch die AGR-Kühleinrichtung gekühlten AGR-Gases in die Brennkammer aufgrund einer Zunahme des Inertgases verlangsamt.On the other hand, in a homogeneous charge compression ignition engine in the high load operating region, abnormal combustion such as combustion occurs. As a knock or premature ignition. As is known in the art, external exhaust gas recirculation (EGR) is used to suppress occurrence of such abnormal combustion. Since the external EGR gas has a high temperature immediately after its removal from the exhaust gas passage, it is cooled by an EGR cooler provided at a middle point somewhere in the middle in the EGR passage the degree of filling should not be deteriorated. Furthermore, the combustion in the combustion chamber by returning the through the EGR cooler cools cooled EGR gas into the combustor due to an increase in inert gas.

Als ein Beispiel des Wärmetauschers als die Heizvorrichtung oder des Wärmetauschers als die AGR-Kühleinrichtung offenbart die hierin als Patentdokument 1 genannte JP 2005-517857 A eine Technik, gemäß der das Erwärmen der Einlassluft und das Kühlen des externen AGR-Gases unter Verwendung eines Wärmetauschers 12 bewirkt werden (siehe 2 des vorhergehend beschriebenen Patentdokuments 1). In dieser Technik werden ein Wärmetauschmechanismus durch Bewirken des Kühlens des AGR-Gases und das Einlasslufterwärmen mit demselben Kühlmittel relativ einfach erzielt.As an example of the heat exchanger as the heating device or the heat exchanger as the EGR cooling device disclosed herein as Patent Document 1 JP 2005-517857 A a technique according to which the heating of the intake air and the cooling of the external EGR gas are effected by using a heat exchanger 12 (see 2 of the previously described Patent Document 1). In this technique, a heat exchange mechanism by effecting the cooling of the EGR gas and the intake air heating with the same coolant is relatively easily achieved.

Während er ein einziges Gehäuse aufweist, enthält der Wärmetauscher des vorhergehend beschriebenen Patentdokuments 1 jedoch einen ersten Wärmetauschabschnitt und einen zweiten Wärmetauschabschnitt, die voneinander separat sind, und das Kühlen des AGR-Gases und die Einlasslufterwärmung werden in jedem von diesen separaten Systemen bewirkt, d. h. innerhalb eines jeden von dem ersten Wärmetauschabschnitts und des zweiten Wärmetauschabschnitts. Während dies im Vergleich zu der Technik des Standes der Technik, die zwei Wärmetauscher verwendet, eine Raumersparnis erzielt, schließt die Technik, wie sie in dem vorhergehend beschriebenen Patentdokument 1 offenbart ist, somit eine Größenzunahme des Wärmetauschers im Vergleich mit einem herkömmlichen Wärmetauschsystem ein, das aus einem einzigen Wärmetauscher besteht. Des Weiteren ist es bei einer Brennkraftmaschine, die den Wärmetauscher des vorhergehend beschriebenen Patentdokuments 1 verwendet, notwendig, eine große Anzahl von Leitungen bzw. Rohren mit dem einzigen Wärmetauscher zu verbinden, einschließlich Leitungen, die den Einlassdurchgang und den AGR-Durchgang bilden, und einer Leitung für Kühlmittel, was eine eher strikte Begrenzung in Bezug auf ein Design des Anordnens von diesen um die Brennkraftmaschine ergibt.While he has a single housing contains the Heat exchanger of the previously described patent document 1, however, a first heat exchange section and a second Heat exchange section, which are separate from each other, and the Cooling the EGR gas and the intake air heating are effected in each of these separate systems, i. H. within each of the first heat exchange section and the second heat exchange section. While this is in the Compared to the prior art technique, the two heat exchangers uses, achieves a space saving, completes the technique, as disclosed in the above-described Patent Document 1 is, thus an increase in size of the heat exchanger in comparison with a conventional heat exchange system a, which consists of a single heat exchanger. Of Further, it is in an internal combustion engine, the heat exchanger of Patent Document 1 described above, necessary a large number of pipes or pipes with the only one To connect heat exchangers, including pipes, which form the inlet passage and the EGR passage, and one Line for coolant, which is a rather strict Limitation with respect to a design of arranging these around the Internal combustion engine results.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und ein Lufteinlass- und Abgassystem von dieser bereitzustellen, die dazu beitragen, eine weitere Raumersparnis zu erreichen, und die eine AGR-Gas-Kühlung und ein Einlasslufterwärmen ermöglichen.It Accordingly, it is an object of the present invention to provide a compression ignition engine with homogeneous filling and an air inlet and exhaust system of this, which help to further save space Achieve, and the an EGR gas cooling and an intake air heating enable.

Um die vorhergehend genannte Aufgabe zu lösen, weist eine Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine Brennkammer; einen Einlassdurchgang, der als ein Durchgang für Einlassluft zu der Brennkammer dient; einen Abgasdurchgang, der als ein Durchgang für Abgas von der Brennkammer dient; einen AGR-Durchgang, der mit dem Abgasdurchgang und dem Einlassdurchgang in Verbindung steht, zum Rückführen eines Teils des Abgases von der Brennkammer zu der Brennkammer als ein AGR-Gas; einen Wärmetauscher, der an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang zum Kühlen des AGR-Gases vorgesehen ist; ein AGR-Ventil, das an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehen ist, zum Einstellen eines Öffnens und eines Schließens des AGR-Durchgangs; einen Erwärmungseinlassdurchgang, der von einem Abzweigungspunkt abzweigt, welcher in einem Abschnitt des Einlassdurchgangs auf bzw. an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist und dessen stromabwärtiges Ende mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs auf bzw. an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers in Verbindung steht; ein Schaltventil zum Einstellen jeweiliger Mengen von Einlassluft, die durch den Abschnitt des Einlassdurchgangs auf bzw. an einer stromabwärtigen Seite des Abzeigungsabschnitts und durch den Erwärmungseinlassdurchgang tritt; und eine Kontrolleinrichtung, die dann, wenn das AGR-Ventil geschlossen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass auf bzw. an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft durch wenigstens einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang tritt, und das dann, wenn das AGR-Ventil geöffnet ist, das Schaltventil derart schaltet, dass auf bzw. an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft allein durch den Einlassdurchgang strömt.Around to solve the above-mentioned problem, has a Compression ignition machine with homogeneous filling according to the present invention: a combustion chamber; an inlet passage acting as a passageway for intake air to the combustion chamber; an exhaust passage, serving as a passage for exhaust gas from the combustion chamber; one EGR passage, with the exhaust passage and the intake passage communicating, for returning a part the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; a heat exchanger located at a middle point in the EGR passage is provided for cooling the EGR gas; an EGR valve located at a midpoint in the EGR passage is provided for adjusting an opening and a Closing the EGR passage; a heating inlet passage, which branches off from a branch point, which in a section of the intake passage on an upstream Side of a downstream end of the EGR passage formed is and the downstream end with a portion of the EGR passage on an upstream side the heat exchanger is in communication; On-off valve for adjusting respective amounts of intake air passing through the Portion of the intake passage on a downstream side the Abzeigungsabschnitts and through the heating inlet passage occurs; and a control device which, when the EGR valve is closed, the switching valve switches such that on or on the downstream side of the branch portion the inlet air flowing into the combustion chamber through at least one comes from the inlet passage and the heating inlet passage, and that when the EGR valve is open, the switching valve such that on or at the downstream side the branching portion flowing into the combustion chamber Intake air alone flows through the intake passage.

Um die vorhergehend genannte Aufgabe zu lösen, wird des Weiteren ein Einlassluft- und Abgassystem zur Verwendung in einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung verwendet, die eine Brennkammer und einen Abgasdurchgang aufweist, der als ein Durchgang für Abgas von der Brennkammer dient. Das Lufteinlass- und Abgassystem weist Folgendes auf: einen Einlassdurchgang, der zu der Brennkammer führt; einen AGR-Durchgang, der mit dem Abgasdurchgang und dem Einlassdurchgang in Verbindung steht, zum Rückführen des Abgases von der Brennkammer zu der Brennkammer als ein AGR-Gas; einen Wärmetauscher, der an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehen ist, zum Kühlen des AGR-Gases; ein AGR-Ventil, das an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehen ist, zum Öffnen und Schließen des AGR-Durchgangs; einen Erwärmungseinlassdurchgang, der von einem Abzweigungsabschnitt abzweigt, welcher in einem Abschnitt des Einlassdurchgangs auf bzw. an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist, und dessen stromabwärtiges Ende mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs auf bzw. an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers in Verbindung steht; ein Schaltventil zum Einstellen jeweiliger Mengen von Einlassluft, die durch den Einlassdurchgang und durch den Erwärmungseinlassdurchgang auf bzw. an einer stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts tritt; und eine Steuerungseinrichtung, die dann, wenn das AGR-Ventil geschlossen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass auf bzw. an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft durch wenigstens einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang tritt, und die dann, wenn das AGR-Ventil geöffnet ist, das Schaltventil derart schaltet, dass auf bzw. an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft allein durch den Einlassdurchgang tritt.In order to achieve the aforementioned object, an intake air and exhaust system for use in a homogeneous charge compression ignition engine according to the present invention is further used for a homogeneous charge compression ignition engine having a combustion chamber and an exhaust passage serving as a passage for exhaust gas from the combustion chamber is used. The air intake and exhaust system includes: an intake passage leading to the combustion chamber; an EGR passage communicating with the exhaust passage and the intake passage for returning the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; a heat exchanger provided at a middle point in the EGR passage for cooling the EGR gas; an EGR valve provided at a middle point in the EGR passage for opening and closing the EGR passage; a heating inlet passage branched from a branch portion extending in a portion of the inlet passage on an upstream side an upstream side of a downstream end of the EGR passage, and a downstream end thereof communicating with a portion of the EGR passage on an upstream side of the heat exchanger; a switching valve for adjusting respective amounts of intake air passing through the intake passage and the heating intake passage on a downstream side of the branch portion; and a controller that, when the EGR valve is closed, switches the switching valve such that on the downstream side of the branch portion, the intake air flowing into the combustion chamber passes through at least one of the intake passage and the heating intake passage, and then That is, when the EGR valve is opened, the switching valve switches such that on or on the downstream side of the branch portion, the intake air flowing into the combustion chamber passes through the intake passage alone.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den beigefügten Zeichnungen;In the attached drawings;

ist 1 eine schematische Gesamtansicht einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und eines Lufteinlass- und Abgassystems von dieser gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;is 1 an overall schematic view of a homogeneous charge compression ignition engine and an air intake and exhaust system thereof according to an embodiment of the present invention;

ist 2 ein Diagramm, das darstellt, wie ein AGR-Ventil und ein Schaltventil der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung von 1 gesteuert werden;is 2 3 is a diagram illustrating how an EGR valve and a switching valve of the homogeneous charge compression ignition engine of FIG 1 to be controlled;

ist 3 eine schematische Ansicht der Betriebsbereiche, wenn die Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung von 1 verwendet wird;is 3 a schematic view of the operating areas when the compression ignition machine with homogeneous filling of 1 is used;

ist 4 eine schematische Gesamtansicht einer ersten Abwandlung der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung von 1;is 4 a schematic overall view of a first modification of the compression ignition engine with homogeneous filling of 1 ;

ist 5 eine schematische Gesamtansicht einer zweiten Abwandlung der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung von 1; undis 5 a schematic overall view of a second modification of the compression ignition machine with homogeneous filling of 1 ; and

ist 6 eine schematische vergrößerte Ansicht, die einen Betriebsbereich darstellt, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ohne Verwendung eines Laders in der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung von 1 ermöglicht.is 6 FIG. 2 is a schematic enlarged view illustrating an operating range of homogeneous charge compression ignition without using a supercharger in the homogeneous charge compression ignition engine of FIG 1 allows.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

In dem nachfolgenden Teil ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.In the following part is a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings.

(Gesamtaufbau)(Overall configuration)

Mit Bezug auf 1 ist der Gesamtaufbau einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und ein Lufteinlass- und Abgassystem von dieser gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Einlassluft" ein in eine Brennkammer zugeführtes Gas (d. h. ein Gemisch aus Einlassluft und Treibstoff oder ein Gemisch aus Einlassluft, Treibstoff und externer AGR), und der Ausdruck "Luft-Kraftstoff-Gemisch" bedeutet ein Gemisch aus Einlassluft und Treibstoff (engl.: gas fuel).Regarding 1 1, the overall structure of a homogeneous charge compression ignition engine and an air intake and exhaust system thereof are described according to an embodiment of the present invention. In the following description, the term "intake air" means a gas supplied into a combustion chamber (ie, a mixture of intake air and fuel or a mixture of intake air, fuel, and external EGR), and the term "air-fuel mixture" means a mixture of Intake air and fuel (gas fuel).

Wie es in 1 gezeigt ist, weist eine Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung eine Brennkammer 10, einen Einlassdurchgang 11p, der zu der Brennkammer 10 führt, und einen Abgasdurchgang 12p auf, der einen Durchgang für das Abgas von der Brennkammer 10 bildet, und bewirkt ein angemessenes Schalten zwischen einer Funkenzündung und einer Kompressionszündung mit homogener Füllung gemäß den Betriebsbedingungen (Last und Maschinen-RPM). Auf diesem Weg, ist es durch Umschalten zwischen einer Kompressionszündung mit homogener Füllung und einer Funkenzündung gemäß den Betriebszuständen möglich, sowohl den hohen Kraftstoffwirkungsgrad aufgrund einer Kompressionszündung mit homogener Füllung als auch die zufriedenstellende Startfähigkeit und eine hohe Ausgabe aufgrund einer Funkenzündung zu erzielen.As it is in 1 shows has a compression ignition engine 1 with homogeneous filling a combustion chamber 10 , an inlet passage 11p leading to the combustion chamber 10 leads, and an exhaust passage 12p on, a passage for the exhaust gas from the combustion chamber 10 forms, and causes an appropriate switching between a spark ignition and a homogeneous charge compression ignition according to the operating conditions (load and engine RPM). In this way, by switching between homogeneous charge compression ignition and spark ignition according to the operating conditions, it is possible to achieve both the high fuel efficiency due to homogeneous charge compression ignition and the satisfactory startability and high output due to spark ignition.

Des Weiteren weist die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung einen Lader 11t, eine Drossel 3, ein Kraftstoffventil 2v (Kraftstoffzufuhrmengeneinstellvorrichtung), einen Erwärmungseinlassdurchgang 20p, ein Schaltventil 11v, einen AGR-Durchgang 30p, ein AGR-Ventil 30v, einen Wärmetauscher 40, ein Einlassventil 51v, ein Abgasventil 52v und eine Zündkerze 53c auf. (Diese Komponenten sind nachfolgend ausführlich beschrieben). Des Weiteren weist die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung eine elektronische Steuerungseinheit (eine ECU, die einer Steuerungsvorrichtung entspricht) 5 auf. Steuerungskabel 5a bis 5i, die mit dem Abgasventil 52v, der Zündkerze 53c, dem Einlassventil 51v, dem AGR-Ventil 30v, dem Schaltventil 11v, der Drossel 3, dem Kraftstoffventil 2v, einem Umgehungssteuerungsventil 40v und dem Lader 11t korrespondieren, sind jeweils mit der ECU 5 elektrisch verbunden. Des Weiteren steuert die ECU den Betrieb des Abgasventils 52v, der Zündkerze 53c, des Einlassventils 51v, des AGR-Ventils 30v, des Schaltventils 11v, der Drossel 3, des Kraftstoffventils 2v, des Umgehungssteuerungsventils 40v und des Laders 11t.Furthermore, the compression ignition engine 1 with homogeneous filling a loader 11t , a throttle 3 , a fuel valve 2v (Fuel supply amount adjusting device), a heating inlet passage 20p , On-off valve 11v , an EGR passage 30p , an EGR valve 30v , a heat exchanger 40 , an inlet valve 51v , an exhaust valve 52v and a spark plug 53c on. (These components are described in detail below). Furthermore, the compression ignition engine 1 with homogeneous filling an electronic control unit (an ECU corresponding to a control device) 5 on. control cable 5a to 5i that with the exhaust valve 52v , the spark plug 53c , the inlet valve 51v , the EGR valve 30v , the switching valve 11v , the throttle 3 , the fuel valve 2v , a bypass control valve 40v and the loader 11t correspond, are each with the ECU 5 electrically connected. Of Further, the ECU controls the operation of the exhaust valve 52v , the spark plug 53c , the inlet valve 51v , the EGR valve 30v , the switching valve 11v , the throttle 3 , the fuel valve 2v , the bypass control valve 40v and the loader 11t ,

(Hinsichtlich des Lufteinlass- und Abgassystems)(Regarding the air intake and exhaust system)

Ein Lufteinlass- und Abgassystem 60 der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung dieses Ausführungsbeispiels wird verwendet, um Einlassluft zu der Brennkammer 10 zuzuführen, um Abgas aus der Brennkammer 10, usw. zu spülen, und weist den Einlassdurchgang 11p, den Abgasdurchgang 12p, den Erwärmungseinlassdurchgang 20p, das Schaltventil 11v, den AGR-Durchgang 30p, das AGR-Ventil 30v, den Wärmetauscher 40 und die ECU 5 auf. Abgesehen von der vorhergehend genannten Einlassluftzufuhr, usw., führt das Einlassluft- und Abgassystem 60 weiterhin ein Mischen einer externen AGR mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, eine Einlasslufterwärmung, usw. durch.An air intake and exhaust system 60 the compression ignition engine 1 Homogeneous filling of this embodiment is used to supply intake air to the combustion chamber 10 feed to exhaust from the combustion chamber 10 , etc., and has the inlet passage 11p , the exhaust passage 12p , the heating inlet passage 20p , the switching valve 11v , the EGR passage 30p , the EGR valve 30v , the heat exchanger 40 and the ECU 5 on. Apart from the aforementioned intake air supply, etc., the intake air and exhaust system leads 60 Furthermore, mixing of an external EGR with an air-fuel mixture, intake air heating, etc. by.

(Mischeinrichtung)(Mixing device)

Die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung hat eine Mischeinrichtung 4 an einem mittleren Punkt in dem Einlassdurchgang 11p; ein Treibstoff wird durch einen Kraftstoffzufuhrpfad 2p, der mit der Mischeinrichtung in Verbindung steht, zu der Mischeinrichtung 4 zugeführt. (Das heißt, der Kraftstoffzufuhrpfad 2p dient als der Durchgang für den Treibstoff und steht mit dem Einlassdurchgang 11p in Verbindung). Des Weiteren werden Luft und der Kraftstoff an der Mischeinrichtung 4 miteinander gemischt.The compression ignition engine 1 with homogeneous filling has a mixing device 4 at a middle point in the inlet passage 11p ; a fuel is through a fuel supply path 2p , which communicates with the mixing device, to the mixing device 4 fed. (That is, the fuel supply path 2p serves as the passage for the fuel and stands with the intake passage 11p in connection). Furthermore, air and fuel at the mixing device 4 mixed together.

(Kraftstoffventil)(Fuel valve)

Das Kraftstoffventil 2v ist an einem mittleren Punkt in dem Kraftstoffzufuhrpfad 2p vorgesehen. Des Weiteren wird mit einer Steuerung des Kraftstoffventils 2v durch die ECU der Öffnungsgrad des Kraftstoffventils 2v eingestellt, wobei die Menge von Treibstoff eingestellt wird, die zu dem Einlassdurchgang 11p zugeführt wird.The fuel valve 2v is at a middle point in the fuel supply path 2p intended. Furthermore, with a control of the fuel valve 2v by the ECU, the opening degree of the fuel valve 2v adjusted, wherein the amount of fuel is adjusted to the inlet passage 11p is supplied.

(Drossel)(Throttle)

Wie es in 1 gezeigt ist, weist die Drossel 3 einen Schrittmotor (nicht gezeigt) zum Antreiben einer Welle 3c und einem Ventilabschnitt 3v auf, und der Ventilabschnitt 3v ist um die Welle 3c drehbar. Des Weiteren steuert die ECU 5 den Schrittmotor der Drossel 3, wobei der Öffnungsgrad des Durchgangs durch den Ventilabschnitt 3v eingestellt wird, wobei die Menge von durch den Einlassdurchgang 11p zu der Brennkammer 10 zugeführten Einlassluft eingestellt wird.As it is in 1 is shown, rejects the throttle 3 a stepping motor (not shown) for driving a shaft 3c and a valve portion 3v on, and the valve section 3v is around the wave 3c rotatable. Furthermore, the ECU controls 5 the stepper motor of the choke 3 wherein the degree of opening of the passage through the valve portion 3v is set, with the amount of through the inlet passage 11p to the combustion chamber 10 supplied inlet air is adjusted.

(Lader)(Charger)

Der Lader 11t ist nach einer Elektroturboart, dessen Ladedruck variabel ist, und ist als ein Zentrifugalkompressor ausgebildet, der durch einen Elektromotor M angetrieben wird. Der Lader 11t ist an einem mittleren Punkt in dem Einlassdurchgang 11p angeordnet. Des Weiteren sind eine Umgehungsleitung 40a und eine Hauptleitung 40b jeweils mit der stromaufwärtigen Seite des Laders 11t und mit dem Auslassabschnitt des Laders 11t verbunden, und eine Verbindung durch diese Leitungen ist für den Einlassdurchgang 11p vorgesehen. An einem mittleren Punkt der Umgehungsleitung 40a ist ein Umgehungssteuerungsventil 40v zum Öffnen und Schließen der Umgehungsleitung 40a vorgesehen.The loader 11t is after a Elektroturboart whose boost pressure is variable, and is designed as a centrifugal compressor, which is driven by an electric motor M. The loader 11t is at a middle point in the intake passage 11p arranged. Furthermore, there is a bypass line 40a and a main line 40b each with the upstream side of the charger 11t and with the outlet section of the supercharger 11t connected, and a connection through these lines is for the inlet passage 11p intended. At a middle point of the bypass 40a is a bypass control valve 40v to open and close the bypass line 40a intended.

Wenn der Lader 11t nicht verwendet wird, wird der Elektromotor M gesteuert, um sich in Ruhelage zu befinden, und das Umgehungssteuerungsventil 40v wird gesteuert, um offen gehalten zu werden. Als ein Ergebnis wirkt die Umgehungsleitung 40a als ein normaler Einlassdurchgang. Demgegenüber, wenn ein Laden unter Verwendung des Laders 11t durchgeführt wird, wird der Elektromotor M gesteuert, um so angetrieben zu werden, dass er dreht, und das Umgehungssteuerungsventil 40v wird gesteuert, um geschlossen zu sein. Als ein Ergebnis wirkt die Hauptleitung 40b als ein Ladedurchgang.When the loader 11t is not used, the electric motor M is controlled to be at rest, and the bypass control valve 40v is controlled to be kept open. As a result, the bypass line acts 40a as a normal inlet passage. In contrast, when charging using the charger 11t is performed, the electric motor M is controlled to be driven so that it rotates, and the bypass control valve 40v is controlled to be closed. As a result, the main line works 40b as a charging passage.

(Brennkammer)(Combustion chamber)

Die Brennkammer 10 ist ein interner Raum, der in der Brennkraftmaschine durch einen Zylinder und einen Kolben festgelegt ist; ein Kolben 50 geht aus Sicht der Zeichnung vertikal hin und her. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch den Einlassdurchgang 11p zu der Brennkammer 10 zugeführt. Nach der Verbrennung wird das Abgas durch den Abgasdurchgang 12p abgegeben. Das Einlassventil 51v und das Abgasventil 52v sind an der Öffnung des Einlassdurchgangs 11p zu der Brennkammer 10 bzw. an der Öffnung zu dem Abgasdurchgang 12p zu der Brennkammer 10 angeordnet. Diese Ventile werden auf ein Anheben und Absenken des Kolbens 50 während dem Einlasshub, dem Verdichtungshub, dem Verbrennungs-/Ausdehnungshub und dem Auslasshub angemessen geöffnet und geschlossen, wodurch ein Einlassen und ein Auslassen bewirkt wird. Genauer gesagt werden das Einlassventil 51v und das Abgasventil 52v jeweils durch Nocken 51c und 52c, die an den Außenumfängen von Nockenwellen (nicht gezeigt) ausgebildet sind, angetrieben, um geöffnet und geschlossen zu werden, und deren Öffnungs-/Schließzeiten (Phase mit Bezug auf den Kurbelwinkel) wird durch einen wohlbekannten variablen Ventilzeitenmechanismus variiert, der an den Nockenwellen vorgesehen ist. Die Zündkerze 53c wird zum Zünden zu der Zeit einer Funkenzündung verwendet, und ihr Betrieb ist durch die ECU 5 gesteuert.The combustion chamber 10 is an internal space defined in the internal combustion engine by a cylinder and a piston; a piston 50 goes vertically from the perspective of the drawing back and forth. The air-fuel mixture is through the inlet passage 11p to the combustion chamber 10 fed. After combustion, the exhaust gas passes through the exhaust passage 12p issued. The inlet valve 51v and the exhaust valve 52v are at the opening of the inlet passage 11p to the combustion chamber 10 or at the opening to the exhaust passage 12p to the combustion chamber 10 arranged. These valves are designed to raise and lower the piston 50 is adequately opened and closed during the intake stroke, the compression stroke, the combustion / expansion stroke and the exhaust stroke, thereby causing intake and exhaust. More specifically, the inlet valve 51v and the exhaust valve 52v each by cams 51c and 52c that are formed on the outer peripheries of camshafts (not shown) are driven to be opened and closed, and their opening / closing timing (phase with respect to the crank angle) is varied by a well-known variable valve timing mechanism provided on the camshafts is. The spark plug 53c is used for ignition at the time of spark ignition, and its operation is by the ECU 5 gesteu ert.

(AGR-Durchgang)(EGR passage)

Das Abgas von der Brennkammer 10 tritt durch den Abgasdurchgang 12p und wird durch eine Abgasöffnung (nicht gezeigt) nach außen abgegeben; ein Teil des in den Abgabedurchgang 12p abgegebenen Abgases wird wieder zu der Brennkammer 10 zugeführt. Der AGR-Durchgang 30p dient dazu, einen Teil des Abgases von der Brennkammer 10 zu der Brennkammer 10 als AGR-Gas rückzuführen; er zweigt von dem Abgasdurchgang 12p in einer Abzweigungsposition 12b ab, und dessen stromabwärtiges Ende 30b steht mit dem Einlassdurchgang 11p in Verbindung. Als ein Ergebnis stehen der Innenraum des Abgasdurchgangs 12p und der Innenraum des Einlassdurchgangs 11p mit dem Innenraum des AGR-Durchgangs 30p an dem stromaufwärtigen Ende (Abzweigungsposition 12b) und dem stromabwärtigen Ende 30b des AGR-Durchgangs 30p in Verbindung.The exhaust gas from the combustion chamber 10 passes through the exhaust passage 12p and is discharged to the outside through an exhaust port (not shown); a part of the delivery passage 12p discharged exhaust gas is returned to the combustion chamber 10 fed. The EGR passage 30p serves to remove some of the exhaust gas from the combustion chamber 10 to the combustion chamber 10 as EGR gas; he branches off the exhaust passage 12p in a branching position 12b and its downstream end 30b stands with the inlet passage 11p in connection. As a result, stand the interior of the exhaust passage 12p and the interior of the intake passage 11p with the interior of the EGR passage 30p at the upstream end (branch position 12b ) and the downstream end 30b of the EGR passage 30p in connection.

Auf halbem Wege durch den AGR-Durchgang 30p sind das AGR-Ventil 30v zum Einstellen des Öffnungs-/Schließzustands des AGR-Durchgangs 30p und der Wärmetauscher 40 zum Kühlen des AGR-Gases in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite (mit Bezug auf die Strömungsrichtung des AGR-Gases) vorgesehen. Des Weiteren, wie es nachfolgend beschrieben ist, weist der AGR-Durchgang 30p einen Kommunikationsabschnitt 20b zwischen dem AGR-Ventil 30v und dem Wärmetauscher 40 auf, der eine Kommunikation mit dem stromabwärtigen Ende des Aufwärmeinleitdurchgangs 20p ermöglicht.Half way through the EGR passage 30p are the EGR valve 30v for setting the opening / closing state of the EGR passage 30p and the heat exchanger 40 for cooling the EGR gas in this order from the upstream side (with respect to the flow direction of the EGR gas). Further, as described below, the EGR passage indicates 30p a communication section 20b between the EGR valve 30v and the heat exchanger 40 communicating with the downstream end of the warm-up introduction passage 20p allows.

(Wärmetauscher)(Heat exchanger)

Der Wärmetauscher 40 ist an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang 30p vorgesehen und wirkt als eine Kühlvorrichtung für das AGR-Gas. Des Weiteren, in dem Fall, in dem das Schaltventil 11v geschaltet worden ist, um einen Durchtritt der Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p zu ermöglichen, wirkt der Wärmetauscher 40 auch als eine Einlasslufterwärmungsvorrichtung.The heat exchanger 40 is at a middle point in the EGR passage 30p provided and acts as a cooling device for the EGR gas. Furthermore, in the case where the switching valve 11v has been switched to a passage of the intake air (air-fuel mixture) through the heating inlet passage 20p to allow the heat exchanger acts 40 also as an intake air heating device.

Das Wärmeaustauschmedium des Wärmetauschers 40 ist das Kreislaufkühlmittel der Maschine; durch Hindurch treten dieses Kreislaufkühlmittels durch sein Inneres wirkt der Wärmetauscher 40 als eine Wärmetauschvorrichtung (siehe Pfeile A und A' in 1). Das Kreislaufkühlmittel, das als das Ergebnis des Kühlens des Zünderblocks während einem Betrieb der Maschine eine hohe Temperatur erreicht hat, wird durch einen Kühlkörper außerhalb der Maschine zirkuliert und wird an dem Kühlkörper gekühlt, wobei die Temperatur des Kühlmittels bei annähernd 70 bis 80° beibehalten wird.The heat exchange medium of the heat exchanger 40 is the recirculating coolant of the machine; By passing this circulating coolant through its interior, the heat exchanger acts 40 as a heat exchange device (see arrows A and A 'in FIG 1 ). The cycle coolant, which has reached a high temperature as a result of cooling the igniter block during operation of the engine, is circulated through a heat sink outside the engine and is cooled on the heat sink maintaining the temperature of the coolant at approximately 70 to 80 degrees ,

(Erwärmungseinlassdurchgang)(Heating intake passage)

Der Erwärmungseinlassdurchgang 20p bildet einen Teil des Einlassdurchgangs, wenn ein Einlasslufterwärmen durchgeführt wird, und zweigt von einem Zweigabschnitt 11b, der an der stromaufwärtigen Seite des stromabwärtigen Endes 30b des AGR-Durchgangs 30p (mit Bezug auf die Strömungsrichtung der Einlassluft) ausgebildet ist, in den Einlassdurchgang 11p ab. Das stromabwärtige Ende des Erwärmungseinlassdurchgangs 20p ist ausgebildet, um mit der stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers 40 in dem AGR-Durchgang 30p (stromaufwärtige Seite mit Bezug auf die Strömungsrichtung des AGR-Gases) an dem Verbindungsabschnitt 20b zu kommunizieren.The heating inlet passage 20p forms part of the intake passage when intake air heating is performed, and branches from a branch portion 11b located at the upstream side of the downstream end 30b of the EGR passage 30p (with respect to the flow direction of the intake air) is formed in the intake passage 11p from. The downstream end of the heating inlet passage 20p is designed to be with the upstream side of the heat exchanger 40 in the EGR passage 30p (upstream side with respect to the flow direction of the EGR gas) at the connecting portion 20b to communicate.

(Schaltventil)(Switching valve)

Das Schaltventil 11v dient dazu, die Menge von Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) einzustellen, die durch den Teil des Einlassdurchgangs 11p an der stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts 11b (mit Bezug auf die Strömungsrichtung der Einlassluft) und durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das von der stromaufwärtigen Seite zu dem Zweigabschnitt 11b geschickt wird, tritt durch den Zweigabschnitt 11b. Danach wird das Verhältnis, mit dem dieses durch die zwei Zirkulationsdurchgänge des Einlassdurchgangs 11p und des Erwärmungseinlassdurchgangs 20p zirkuliert, an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b durch Einstellen des Schaltventils 11v bestimmt. Genauer gesagt wird ein Schalten nach einem der nachfolgenden Muster bewirkt: (a) eine Route, auf der das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b durch den Einlassdurchgang 11p so, wie es ist, hindurch tritt, und in die Brennkammer 10 strömt (Einlassdurchgang: 100%), (b) eine Route, auf der das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt, um durch einen Teil des AGR-Durchgangs 30p vor einem Wiederhindurchtritt durch den Einlassdurchgang 11p hindurch zutreten, um in die Brennkammer 10 zu strömen (Erwärmungseinlassdurchgang: 100%), und (c) eine Route, die irgendwo zwischen den vorhergehenden beiden Routen liegt (d. h. eine Route, bei der an einer stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b ein Teil des Luft-Kraftstoff-Gemischs durch den Einlassdurchgang 11p hindurch tritt, wobei ein Teil des Luft-Kraftstoff-Gemischs durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt).The switching valve 11v serves to adjust the amount of intake air (air-fuel mixture) passing through the part of the intake passage 11p on the downstream side of the branch portion 11b (with respect to the flow direction of the intake air) and through the heating inlet passage 20p passes through. The air-fuel mixture flowing from the upstream side to the branch portion 11b is sent through the branch section 11b , Thereafter, the ratio with which this through the two circulation passages of the inlet passage 11p and the heating inlet passage 20p circulated on the downstream side of the branch portion 11b by adjusting the switching valve 11v certainly. More specifically, switching is effected according to one of the following patterns: (a) a route on which the entire air-fuel mixture at the downstream side of the branch portion 11b through the inlet passage 11p as it is, through it, and into the combustion chamber 10 flows (inlet passage: 100%), (b) a route on which the entire air-fuel mixture at the downstream side of the branch portion 11b through the heating inlet passage 20p passes through a portion of the EGR passage 30p before re-passage through the inlet passage 11p go through to the combustion chamber 10 to flow (warming intake passage: 100%), and (c) a route lying somewhere between the previous two routes (ie, a route at a downstream side of the branching section) 11b a portion of the air-fuel mixture through the inlet passage 11p passes through, wherein a portion of the air-fuel mixture through the heating inlet passage 20p passes through).

Genauer gesagt enthält das Schaltventil 11v eine Ventil (nicht gezeigt) für den Einlassdurchgang 11p um ein Ventil (nicht gezeigt) für den Erwärmungseinlassdurchgang 20p, von denen jedes gesteuert wird, um geöffnet oder geschlossen zu sein, wobei die jeweiligen Mengen von Einlassluft, die durch den Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b und durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch treten, eingestellt werden. Während in diesem Ausführungsbeispiel das Schaltventil wie vorhergehend beschrieben aufgebaut ist, sollte dies nicht als beschränkend aufgefasst werden.More specifically, the switching valve contains 11v a valve (not shown) for the intake passage 11p around a valve (not shown) for the heating inlet passage 20p each of which is controlled to be open or closed, wherein the respective amounts of intake air flowing through the portion of the intake passage 11p on the downstream side of the branch portion 11b and through the heating inlet passage 20p pass through, be discontinued. While in this embodiment the switching valve is constructed as previously described, this should not be construed as limiting.

(ECU)(ECU)

Die ECU 5 steuert das Schaltventil 11v wie folgt: zuerst, wenn das AGR-Ventil 30v geschlossen ist, schaltet das Schaltventil 11v derart, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammer 10 strömt, an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b (mit Bezug auf die Einlassluftströmungsrichtung) durch wenigstens einen von dem Einlassdurchgang 11p und dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt. Demgegenüber, wenn das AGR-Ventil 30v offen ist, wird das Schaltventil 11v derart geschaltet, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammer 10 strömt, nur durch den Einlassdurchgang 11p der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b hindurchströmt (d. h., das Luft-Kraftstoff-Gemisch tritt nicht durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p, wobei das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Einlassdurchgang 11p hindurch tritt).The ECU 5 controls the switching valve 11v as follows: first, if the EGR valve 30v is closed, the switching valve switches 11v such that the air-fuel mixture enters the combustion chamber 10 flows, on the downstream side of the branch portion 11b (With respect to the inlet air flow direction) through at least one of the inlet passage 11p and the heating inlet passage 20p passes through. In contrast, when the EGR valve 30v is open, the switching valve 11v switched such that the air-fuel mixture entering the combustion chamber 10 flows, only through the inlet passage 11p the downstream side of the branch portion 11b flows through (ie, the air-fuel mixture does not pass through the heating inlet passage 20p , wherein the entire air-fuel mixture through the inlet passage 11p passes through).

(Hinsichtlich Abgas und externer AGR)(Regarding exhaust and external EGR)

Als Nächstes ist das Abgas und die externe AGR beschrieben. Während der Kompressionszündung mit homogener Füllung ist es wahrscheinlich, dass eine anormale Verbrennung in dem Betriebsbereich auf der Seite mit hoher Ladung auftritt. Angesichts dessen wird das AGR-Gas bei der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung durch Öffnen des AGR-Ventils 30v in dem Betriebsbereich der Seite der hohen Last durch den Wärmetauscher 40 gekühlt, der an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang 30p vorgesehen ist, und wird zusammen mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der Brennkammer 10 zugeführt, wobei die Verbrennung in der Brennkammer 10 verlangsamt wird.Next, exhaust gas and external EGR will be described. During homogeneous charge compression ignition, abnormal combustion is likely to occur in the operating area on the high charge side. In view of this, the EGR gas becomes the compression ignition engine 1 with homogeneous filling by opening the EGR valve 30v in the operating area of the high load side through the heat exchanger 40 cooled at a middle point in the EGR passage 30p is provided, and is together with the air-fuel mixture to the combustion chamber 10 fed, the combustion in the combustion chamber 10 is slowed down.

(Hinsichtlich interner AGR)(Regarding internal EGR)

Als Nächstes ist die interne AGR beschrieben. Die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung hat eine negative Überlappungszeitdauer für die Ventilzeitsteuerung während einem KompressionszUndungsbetrieb mit homogener Füllung. Hier ist die negative Überlappungszeitdauer eine Zeitdauer, in der sowohl das Abgasventil 52v als auch das Einlassventil 51v nahe dem oberen Auslasstotpunkt geschlossen sind, wobei das Abgasventil 52v geschlossen wird, bevor der nächste obere Auslasstotpunkt erreicht wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, einem Teil des bereits verbrannten Gases (internes AGR-Gas) zu ermöglichen, für den nächsten Verbrennungszyklus in der Brennkammer 10 zu verbleiben. Durch Bereitstellen der negativen Überlappungszeitdauer und durch Verwenden der internen AGR wird das interne AGR-Gas, das eine hohe Temperatur hat, mit dem erneut in die Brennkammer 10 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisch gemischt, um die Zylinderinnentemperatur zu erhöhen, so dass die Zündfähigkeit zu der Zeit der Kompressionszündung mit homogener Füllung verbessert wird. Des Weiteren ist es durch Steuern der Länge der negativen Überlappungszeitdauer möglich, die Zündungszeit mit einem gewissen Grad zu steuern.Next, the internal EGR will be described. The compression ignition engine 1 Homogeneous filling has a negative overlap period for valve timing during a homogeneous charge compression ignition operation. Here, the negative overlap period is a period of time in which both the exhaust valve 52v as well as the inlet valve 51v are closed near the upper Auslasstotpunkt, wherein the exhaust valve 52v is closed before the next upper Auslasstotpunkt is reached. As a result, it is possible to allow part of the already burned gas (internal EGR gas) for the next combustion cycle in the combustion chamber 10 to remain. By providing the negative overlap period and by using the internal EGR, the internal EGR gas having a high temperature is reentered into the combustion chamber 10 supplied air-fuel mixture to increase the cylinder internal temperature, so that the ignitability is improved at the time of compression ignition with homogeneous filling. Further, by controlling the length of the negative overlap period, it is possible to control the ignition timing to a certain degree.

(Laden und externe AGR)(Loading and external EGR)

Als Nächstes ist das Laden und die externe AGR beschrieben. Während einem Betrieb mit hoher Last nimmt die Zufuhrmenge des Luft-Kraftstoff-Gemischs inklusive Treibstoff zu, so dass die Zündfähigkeit um einen übermäßigen Grad verbessert wird, und ein Klopfen, das einer zu intensiven Verwendung zuzuschreiben ist, tritt wahrscheinlich auf. Um das Auftreten von Klopfen zu unterdrücken, ist es notwendig, die interne AGR-Menge in der Brennkammer 10 zum Zweck des Verringerns der Zündfähigkeit zu verringern. Somit wird eine Steuerung bewirkt, um die negative Überlappungszeitdauer zu verringern. Ein simultanes Verringern der internen AGR verursacht jedoch eine Zündzeitverzögerung und eine Brennratenverringerung, so dass es unmöglich ist, die Zündzeit und die Brennrate zu steuern, da sie sich in einer geeignet ausgeglichen Weise befinden. Angesichts dessen wird die Zündzeit zuerst durch Erhöhen der Einlasslufttemperatur durch Laden gesteuert, wobei eine angemessene Zeitsteuerung beibehalten wird. Wenn sich der Maschinenbetriebsbereich auf der Seite der hohen Last befindet wird zudem eine externe AGR durchgeführt, um eine anormale Verbrennung zu unterdrücken, was die Verbrennung verlangsamt.Next, charging and external EGR will be described. During high load operation, the supply amount of the air-fuel mixture including fuel increases, so that the ignitability is improved by an excessive degree, and knock attributable to over-use is likely to occur. To suppress the occurrence of knocking, it is necessary to have the internal EGR amount in the combustion chamber 10 for the purpose of reducing the ignitability. Thus, a control is effected to reduce the negative overlap period. However, simultaneously decreasing the internal EGR causes ignition timing retardation and burn rate reduction, so that it is impossible to control the ignition timing and the burn rate because they are in a properly balanced manner. In view of this, the ignition timing is first controlled by increasing the intake air temperature by charging while maintaining an appropriate timing. In addition, when the engine operating region is on the high load side, external EGR is performed to suppress abnormal combustion, which slows combustion.

(Betrieb)(Business)

Als Nächstes ist ein Betrieb der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung dargestellt, die wie vorhergehend beschrieben aufgebaut ist. Als Erstes steuert die ECU 5 die Zündkerze 53c, usw. in dem Betriebsbereich, in dem die Funkenzündung bewirkt wird, wodurch eine Funkzündung bewirkt wird.Next is an operation of the compression ignition engine 1 shown with homogeneous filling, which is constructed as previously described. First, the ECU controls 5 the spark plug 53c , etc. in the operating area where the spark ignition is effected, thereby causing spark ignition.

In dem Betriebsbereich, in dem die Kompressionszündung durch homogene Füllung bewirkt wird, führt die ECU 5 die nachfolgende Steuerung durch. Als Erstes tritt das in der Mischeinrichtung 4 hergestellte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Einlassdurchgang 11p, während es durch die Drossel 3 hinsichtlich einer Einlassmenge eingestellt wird, und erreicht die Position des Zweigabschnitts 11b, an dem das Schaltventil 11v angeordnet ist.In the operating area where the compression ignition is effected by homogeneous filling, the ECU performs 5 the subsequent control. First, this occurs in the mixing device 4 produced air-fuel mixture through the inlet passage 11p while passing through the throttle 3 is set in terms of an intake amount, and reaches the position of the branch portion 11b at which the switching valve 11v is arranged.

Des Weiteren, wenn das AGR-Ventil 30v geschlossen ist, wird das Schaltventil 11v derart geschaltet, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammer 10 strömt, wenigstens durch ein von dem Einlassdurchgang 11p und dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b hindurch tritt. Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt, tritt hier das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Wärmetauscher 40 hindurch, so dass das Erwärmen des Luft-Kraftstoff-Gemischs bei dem Wärmetauscher 40 bewirkt wird. Somit tritt das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das ungefähr die Außenlufttemperatur hat, durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p und wird zu der Brennkammer 10 in einem Zustand zugeführt, in dem seine Temperatur vorhergehend um das Mehrfache von 10 Grad erhöht worden ist. Wenn beispielsweise die Außenlufttemperatur niedrig ist, wird die Temperatur in der Brennkammer niedrig, und es ist schwierig, eine interne AGR mit hoher Temperatur zu erhalten, so dass eine Kompressionszündung mit homogener Füllung nicht einfach auftritt; somit gibt es dann, wenn eine Kompressionszündung mit homogener Füllung bewirkt wird, die Befürchtung eines Auftretens einer Fehlzündung. Durch ein Veranlassen eines Einströmens von vorhergehend erwärmter Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) in die Brennkammer 10 ist es jedoch möglich, ein Auftreten einer Fehlzündung zu unterdrücken und den Betriebsbereich zu vergrößern, in dem eine Kompressionszündung mit homogener Füllung möglich ist.Furthermore, if the EGR valve 30v is closed, the switching valve 11v switched such that the air-fuel mixture entering the combustion chamber 10 flows, at least through one of the inlet passage 11p and the heating inlet passage 20p on the downstream side of the branch portion 11b passes through. When the air-fuel mixture passes through the heating inlet passage 20p passes through, occurs here, the air-fuel mixture through the heat exchanger 40 through, so that the heating of the air-fuel mixture in the heat exchanger 40 is effected. Thus, the air-fuel mixture having approximately the outside air temperature passes through the heating inlet passage 20p and becomes the combustion chamber 10 supplied in a state in which its temperature has previously been increased by a multiple of 10 degrees. For example, when the outside air temperature is low, the temperature in the combustion chamber becomes low, and it is difficult to obtain an internal high temperature EGR so that homogeneous charge compression ignition does not easily occur; thus, when homogeneous charge compression ignition is effected, there is a fear of occurrence of a misfire. By causing inflow of previously heated intake air (air-fuel mixture) into the combustion chamber 10 however, it is possible to suppress occurrence of misfire and increase the operating range in which homogeneous charge compression ignition is possible.

Der Fall, in dem das AGR-Ventil 30v geschlossen ist, entspricht dem Fall, in dem sich die Maschine in dem Betriebsbereich befindet, in dem es keine Erfordernis gibt, eine externe AGR zu verwenden. Wie es in 3 gezeigt ist, wird ein Betriebsbereich durch Maschinenlast und Maschinen-RPM bestimmt; der Kompressionszündungsbereich mit homogener Füllung (Betriebsbereich, der für eine Kompressionszündung mit homogener Füllung geeignet ist) entspricht dem mittleren Abschnitt der Zeichnung. Aus diesem Kompressionszündungsbereich mit homogener Füllung (der Bereiche umfasst, die durch Symbole a, b, c und d gekennzeichnet sind) sind die Bereiche a, b und c Betriebsbereiche, in denen keine externe AGR verwendet wird.The case where the EGR valve 30v is closed corresponds to the case where the machine is in the operating range where there is no need to use an external EGR. As it is in 3 an operating range is determined by machine load and machine RPM; the homogeneous charge compression ignition region (operating region suitable for homogeneous charge compression ignition) corresponds to the middle section of the drawing. From this homogeneous charge compression ignition region (which includes regions indicated by symbols a, b, c, and d), regions a, b, and c are operational regions in which external EGR is not used.

Wenn das AGR-Ventil 30v offen ist, ist das Schaltventil 11v derart geschaltet, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammer 10 strömt, einzig durch den Einlassdurchgang 11p an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b tritt. Das heißt, dass das Schaltventil 11v dann, wenn das AGR-Ventil 30v offen ist, derart gesteuert wird, dass kein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt.If the EGR valve 30v is open, is the switching valve 11v switched such that the air-fuel mixture entering the combustion chamber 10 flows, only through the inlet passage 11p on the downstream side of the branch portion 11b occurs. That means that the switching valve 11v then, if the EGR valve 30v is open, is controlled so that no air-fuel mixture through the heating inlet passage 20p passes through.

Da das AGR-Ventil 30v offen ist, zirkuliert des Weiteren ein Teil des Abgases von der Brennkammer durch den AGR-Durchgang 30p und wird durch den Wärmetauscher 40 gekühlt, bevor es in den Einlassdurchgang 11p von dem stromabwärtigen Ende 30b strömt, der mit dem Einlassdurchgang 11p in Verbindung steht, und wird zu der Brennkammer 10 rückgeführt. (Das heißt, dass sowohl das Luft-Kraftstoff-Gemisch als auch das externe AGR-Gas zu der Brennkammer 10 geschickt werden). Auf diesem Weg wirkt der Wärmetauscher 40 dann, wenn sich das AGR-Ventil 30v in dem offenen Zustand befindet, als eine Kühlvorrichtung für die externe AGR.Because the EGR valve 30v is open, further circulates a portion of the exhaust gas from the combustion chamber through the EGR passage 30p and gets through the heat exchanger 40 cooled before it enters the inlet passage 11p from the downstream end 30b that flows with the inlet passage 11p communicates and becomes the combustion chamber 10 recycled. (That is, both the air-fuel mixture and the external EGR gas to the combustion chamber 10 sent). In this way, the heat exchanger acts 40 then, when the EGR valve 30v in the open state, as a cooling device for the external EGR.

In dem Betriebsbereich mit hoher Last tritt eine anormale Verbrennung, wie z. B. Klopfen oder eine vorzeitige Zündung auf; durch Verwenden der externen AGR auf diese Weise ist es jedoch möglich, ein Auftreten einer anormalen Verbrennung zu unterdrücken. Genauer gesagt wird das externe AGR-Gas, das eine hohe Temperatur hat (beispielsweise annähernd 300°C, vor einem Erreichen des Wärmetauschers), durch den Wärmetauscher (AGR-Kühleinrichtung) 40 gekühlt, der an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang 30p vorgesehen ist. Des Weiteren wird das gekühlte AGR-Gas in die Brennkammer 10 rückgeführt, wobei die Verbrennung in der Brennkammer 10 aufgrund einer Erhöhung von inertem Gas verlangsamt wird, und ein Auftreten einer anormalen Verbrennung in der Brennkammer 10 wird unterdrückt.In the high load operating range, abnormal combustion such as burning occurs. Knocking or premature ignition; however, by using the external EGR in this way, it is possible to suppress an occurrence of abnormal combustion. More specifically, the external EGR gas having a high temperature (for example, approximately 300 ° C, before reaching the heat exchanger) is passed through the heat exchanger (EGR cooler). 40 cooled at a middle point in the EGR passage 30p is provided. Furthermore, the cooled EGR gas enters the combustion chamber 10 recycled, with combustion in the combustion chamber 10 is slowed down due to an increase of inert gas, and an occurrence of abnormal combustion in the combustion chamber 10 is suppressed.

Der Fall, in dem das AGR-Ventil 30 offen ist, entspricht dem Fall, in dem sich die Maschine in dem Betriebsbereich befindet, in dem es notwendig ist, die externe AGR zu verwenden. 3 zeigt Betriebsbereiche, die durch eine Maschinenlast und eine Maschinen-RPM festgelegt sind; von den Kompressionszündbereichen (Bereiche a bis d) ist der Bereich d der Betriebsbereich, in dem die externe AGR verwendet wird. Genauer gesagt wird die externe AGR in dem Betriebsbereich mit hoher Last verwendet, da ein Laden des Luft-Kraftstoff-Gemischs bewirkt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, sowohl die erforderliche Zündfähigkeit sicherzustellen als auch die Verbrennung aufgrund einer durch Laden verursachten Erhöhung einer Einlasslufttemperatur und aufgrund einer lokalen Verringerung einer Temperatur, die der externen AGR zuschreibbar ist, zu verlangsamen, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, den Bereich, in dem eine Kompressionszündung mit homogener Füllung möglich ist, in dem Bereich auf der Seite der hohen Last zu vergrößern.The case where the EGR valve 30 is open, corresponds to the case where the machine is in the operating range in which it is necessary to use the external EGR. 3 shows operating ranges determined by a machine load and a machine RPM; Of the compression ignition ranges (ranges a to d), the range d is the operating range in which the external EGR is used. More specifically, the external EGR is used in the high load operating region because charging of the air-fuel mixture is effected. As a result, it is possible to ensure both the required ignitability and to slow the combustion due to an increase in intake air temperature caused by charging and due to a local decrease in a temperature attributable to the external EGR, with the result that it is possible to increase the range in which homogeneous charge compression ignition is possible in the high load side area.

(Steuerungsbeispiel für die Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und das Lufteinlass- und Abgassystem)(Control example of the compression ignition engine with homogeneous filling and the air inlet and exhaust system)

Als Nächstes ist ein Steuerungsbeispiel für die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung und das Lufteinlass- und Abgassystem 60 mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das die Öffnungs-/Schließsteuerung und Schaltsteuerung des AGR-Ventils 30v und des Schaltventils 11v der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung darstellt. Die horizontale Achse von 2 gibt das Ausmaß der Maschinenlast an. Die obere Kurve in 2 stellt den Öffnungsgrad des AGR-Ventils dar. Bei dieser Kurve entspricht der unterste Abschnitt (siehe Abschnitt (i) von 2) dem Zustand, in dem das AGR-Ventil 30v geschlossen ist, und der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 30v nimmt zu, während sich die Linie von dort aufwärts erstreckt (siehe Abschnitt (ii) von 2). Die untere Kurve in 2 stellt dar, wie das Schaltventil 11v geschaltet wird. Bei dieser Kurve entspricht die oberste Position (siehe Abschnitt (1) von 2) dem Zustand, in dem das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b hindurch tritt, die unterste Position (siehe Abschnitt (3) von 2) entspricht dem Zustand, in dem das gesamte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Einlassdurchgang 11p der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b hindurch tritt. Die Zwischenposition (siehe Abschnitt (2) von 2) entspricht dem Zwischenzustand, d. h. dem Zustand, in dem ein Teil des Luft-Kraftstoff-Gemischs an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts 11b durch den Einlassdurchgang 11p hindurch tritt, wobei ein Teil des Luft-Kraftstoff-Gemischs durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt.Next is a control example of the compression ignition engine 1 with homogeneous filling and the air inlet and exhaust system 60 regarding 2 described. 2 FIG. 16 is a diagram illustrating the opening / closing control and shift control of the EGR valve. FIG 30v and the switching valve 11v the compression ignition engine 1 represents with homogeneous filling. The horizontal axis of 2 indicates the extent of the machine load. The upper curve in 2 represents the opening degree of the EGR valve. In this curve, the lowest section (see section (i) of 2 ) the state in which the EGR valve 30v is closed, and the opening degree of the EGR valve 30v increases as the line extends upwards (see section (ii) of 2 ). The lower curve in 2 represents how the switching valve 11v is switched. In this curve, the topmost position (see section ( 1 ) from 2 ) the state in which the entire air-fuel mixture through the heating inlet passage 20p on the downstream side of the branch portion 11b passes through, the lowest position (see section ( 3 ) from 2 ) corresponds to the state in which the entire air-fuel mixture through the inlet passage 11p the downstream side of the branch portion 11b passes through. The intermediate position (see section ( 2 ) from 2 ) corresponds to the intermediate state, ie, the state in which a part of the air-fuel mixture at the downstream side of the branch portion 11b through the inlet passage 11p passes through, wherein a portion of the air-fuel mixture through the heating inlet passage 20p passes through.

Des Weiteren, wie es in 2 gezeigt ist, ist der Betriebsbereich bei der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung gemäß der Maschinenlast in einen NA-(natürliche Absaugung)-Bereich, einen Ladebereich, einen Lade-/externe-AGR-Bereich, usw. aufgeteilt, und eine Betriebssteuerung wird gemäß jedem Lastbereich bewirkt. Die horizontale Achse in 2 gibt einen Teil des gesamten Bereichs an, was bedeutet, dass ein Bereich von niedriger Last und ein Bereich von höherer Last als der in der Zeichnung gezeigte Bereich, existieren.Furthermore, as it is in 2 is shown is the operating range in the compression ignition engine 1 with homogeneous charge according to the engine load divided into a NA (natural suction) area, a charging area, a charging / external EGR area, etc., and an operation control is effected according to each load area. The horizontal axis in 2 indicates a part of the whole area, which means that a low load area and a higher load area than the area shown in the drawing exist.

Wie es in 2 gezeigt ist, befindet sich das AGR-Ventil 30v in dem NA-Bereich und dem Ladebereich in dem geschlossenen Zustand, und der Erwärmungseinlassdurchgang 20p und der Einlassdurchgang 11p werden als der Einlasspfad verwendet. Das bedeutet, dass die externe AGR nicht verwendet wird, sondern der Wärmetauscher 40 allein zum Einlasslufterwärmen verwendet wird.As it is in 2 is shown, there is the EGR valve 30v in the NA area and the loading area in the closed state, and the heating inlet passage 20p and the inlet passage 11p are used as the inlet path. This means that the external EGR is not used, but the heat exchanger 40 is used alone for intake air heating.

In dem Lade-/externen-AGR-Bereich befindet sich das AGR-Ventil 30v in dem offenen Zustand, und der Erwärmungseinlassdurchgang 20p wird überhaupt nicht verwendet. Das bedeutet, dass allein die externe AGR verwendet wird, und dass der Wärmetauscher 40 nur als die AGR-Kühlrichtung zum Kühlen des externen AGR-Gases verwendet wird.In the charge / external EGR area is the EGR valve 30v in the open state, and the heating inlet passage 20p is not used at all. This means that only the external EGR is used, and that the heat exchanger 40 only as the EGR cooling direction is used to cool the external EGR gas.

Die in 2 dargestellte Steuerung ist nur beispielhaft gezeigt; die Steuerung des AGR-Ventils 30v und des Schaltventils 11b ist nicht auf das in der Zeichnung gezeigte Beispiel beschränkt.In the 2 shown control is shown only as an example; the control of the EGR valve 30v and the switching valve 11b is not limited to the example shown in the drawing.

(Wirkungen)(Effects)

In dem nachfolgenden Teil sind Wirkungen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu denen einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. In einer Dieselbrennkraftmaschine wird ein Einlasslufterwärmen beispielsweise zum Zwecke des Unterdrückens eines Erzeugens von unverbrannten Kraftstoffkomponenten und weißem Rauch während einem Betrieb mit niedriger Last, wie in dem Fall eines Maschinenstarts bewirkt. Des Weiteren wird durch Verwenden einer externen AGR ein Abgas, das ein inertes Gas ist, zu der Brennkammer zugeführt, und die maximale Verbrennungstemperatur wird herabgesetzt, um die Menge an erzeugten Stickoxiden zu verringern. Um dies weiter auszuführen, wird Kraftstoff bei der Dieselbrennkraftmaschine direkt in die Brennkammer eingespritzt, so dass ein Erzeugen von sich unterscheidenden Kraftstoffkonzentrationen in der Brennkammer unvermeidbar ist, wobei ein Abschnitt mit hoher Temperatur lokal erzeugt wird, was zu einem Erzeugen einer großen Menge von Stickoxiden führt. Das bedeutet, dass eine externe AGR bei der Dieselbrennkraftmaschine zum Zwecke des Unterdrückens eines Erzeugens von Stickoxiden verwendet wird; insbesondere in den letzten Jahren, wenn Gegenmaßnahmen gegen Abgas betont wurden, wird der Betriebsbereich, in dem es zusammen mit einem Einlasslufterwärmen verwendet wird, in dem Betriebsbereich mit niedriger Last vergrößert.In the following are effects of the present invention described in comparison to those of a diesel engine. In a diesel engine, intake air is heated for example, for the purpose of suppressing generation unburned fuel components and white smoke during a low load operation, as in the case a machine start causes. Furthermore, by using a external EGR an exhaust gas, which is an inert gas, to the combustion chamber supplied, and the maximum combustion temperature is reduced to reduce the amount of nitrogen oxides produced. To further this, fuel is used in the diesel engine injected directly into the combustion chamber, so that generating differing fuel concentrations in the combustion chamber unavoidable, being a high-temperature section locally is generated, resulting in a large amount of nitrogen oxides. That means an external EGR in the diesel engine for the purpose of suppressing a Generating nitrogen oxides is used; especially in the last Years, when countermeasures against exhaust gas were emphasized, becomes the operating area where it will heat up together with an intake air is used in the operating range increased with low load.

Demgegenüber wird bei einer Kompressionszündung mit homogener Füllung während einem Betrieb mit niedriger Last, wie in dem Fall von niedriger Außenlufttemperatur und während einem Betrieb mit mittlerer Last, eine Verbesserung der Zündfähigkeit durch Erwärmen der Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) erreicht, und ein Auftreten einer Fehlzündung wird unterdrückt. Des Weiteren wird bei einer Kompressionszündung mit homogener Füllung die Verwendung einer externen AGR während einem Betrieb mit hoher Last angesichts eines Unterdrückens des Klopfens bewirkt. Während einem Betrieb mit niedriger Last, wie in dem Fall von niedriger Außenlufttemperatur und während einem Betrieb mit mittlerer Last, ist die Verwendung einer externen AGR angesichts einer Verschlechterung der Zündfähigkeit jedoch nicht wünschenswert. Das bedeutet, dass bei der Kompressionszündung mit homogener Füllung ein Einlasslufterwärmen hilft, eine Verbesserung der Zündfähigkeit zu erreichen, und die externe AGR unterdrückt eine Zündfähigkeit, so dass diese in verschiedenen Betriebsbereichen verwendet werden, was bedeutet, dass die externe AGR und eine Einlasslufterwärmung nicht simultan verwendet werden.On the other hand, in homogeneous charge compression ignition during low load operation, as in the case of low outside air temperature and during medium load operation, ignition performance is improved by heating the intake air (air-fuel mixture) and occurrence a misfire is suppressed. Further, in homogeneous charge compression ignition, the use of external EGR is effected during high load operation in view of suppressing knocking. During low load operation, such as in the case of low outside air temperature and during medium load operation, the use of an external EGR is in the face of deterioration of the spark plug However, it is not desirable. That is, in the homogeneous charge compression ignition, intake air heating helps to achieve ignition performance improvement, and the external EGR suppresses ignitability to be used in various operating ranges, meaning that external EGR and intake air heating do not simultaneously be used.

Um dies auszuführen, wird bei einer Kompressionszündung mit homogener Füllung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das durch im Wesentlichen einheitlichem Mischen von Kraftstoff und Luft miteinander erhalten wird, dazu veranlasst, sich einer Selbstzündung in der Brennkammer zu unterziehen, so dass im Vergleich zu einer Dieselmaschine, bei der Kraftstoff auf eine ungleichmäßige Art und Weise vorliegt, und im Vergleich zu einer Funkenzündung (wie beispielsweise in dem Fall einer Benzinmaschine), bei der ein Abschnitt mit lokaler hoher Temperatur in der Flamme erzeugt wird, ein Abschnitt mit lokaler hoher Temperatur nicht einfach erzeugt wird, und wobei die maximale Verbrennungstemperatur niedrig ist. Somit ist die Menge an erzeugten Stickoxiden gering und es gibt kein Bedürfnis, eine externe AGR zum Zwecke eines Unterdrückens einer Erzeugung von Stickoxiden zu verwenden.Around To do this is in a compression ignition with homogeneous filling an air-fuel mixture, the by substantially uniform mixing of fuel and air get each other, caused to auto-ignition to undergo in the combustion chamber, so that compared to a Diesel engine, in which fuel on an uneven Way, and compared to a spark ignition (such as For example, in the case of a gasoline engine), in which a section generated with local high temperature in the flame, a section with local high temperature is not easily generated, and where the maximum combustion temperature is low. Thus, the amount of generated nitrogen oxides low and there is no need an external EGR for the purpose of suppressing generation of nitrogen oxides.

Wie es vorhergehend beschrieben ist, werden bei der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung die Verwendung einer externen AGR und einer Einlasslufterwärmung nicht simultan bewirkt, so dass der Wärmetauscher 40 nur eines von dem Kühlen von AGR-Gas und der Einlasslufterwärmung gemäß dem Betriebsbereich bewirkt (der gemäß der Maschinenlast und der Maschinen-RPM festgelegt ist). Somit kann der Wärmetauscher 40, der als die AGR-Kühleinrichtung verwendet wird, aufgrund des vorhergehend genannten Aufbaus der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung auch zum Einlasslufterwärmen ohne eine Aufbauveränderung verwendet werden, so dass sogar im Vergleich mit einer generell angenommenen Konstruktion, die einen einzelnen Wärmetauscher mit nur einem Wärmetauschabschnitt verwendet, keine Größenzunahme des Wärmetauschers eingeschlossen ist. Somit ist es mit dem einfachen Aufbau möglich, ein Kühlen des AGR-Gases und ein Einlasslufterwärmen zu bewirken. Durch Verwenden eines existierenden AGR-Durchgangs mit einer AGR-Kühleinrichtung ist es weiterhin möglich, den vorhergehend genannten Aufbau durch eine Veränderung und eine Zugabe eines einfachen Rohraufbaus zu realisieren. Des Weiteren gibt es kein Bedürfnis, eine große Anzahl von Leitungen bzw. Rohren inklusive der Leitungen, die den Einlassdurchgang und den AGR-Durchgang bilden, und inklusive der Leitung für Kühlmittel an einen einzelnen Wärmetauscher anzuschließen, und die Designbeschränkungen der Leitungsanordnung um die Brennkraftmaschine herum wird erleichtert, so dass es möglich ist, eine weitere Raumersparnis zu erreichen und ein Kühlen des AGR-Gases und eine Einlassgaserwärmung auszuführen.As described above, in the compression ignition engine 1 with homogeneous filling the use of an external EGR and intake air heating does not simultaneously cause the heat exchanger 40 causes only one of the cooling of EGR gas and the intake air heating according to the operating range (which is set according to the engine load and the engine RPM). Thus, the heat exchanger 40 , which is used as the EGR cooling device, due to the aforementioned construction of the compression ignition engine 1 also be used with homogeneous filling for intake air heating without a structural change, so that even in comparison with a generally adopted construction, which uses a single heat exchanger with only one heat exchange section, no increase in size of the heat exchanger is included. Thus, with the simple structure, it is possible to effect cooling of the EGR gas and intake air heating. Further, by using an existing EGR passage with an EGR cooler, it is possible to realize the foregoing construction by changing and adding a simple pipe structure. Further, there is no need to connect a large number of pipes including the pipes forming the inlet passage and the EGR passage and including the pipe for coolant to a single heat exchanger, and the design limitations of the piping around the engine is facilitated so that it is possible to achieve further space saving and to perform cooling of the EGR gas and intake gas heating.

Des Weiteren ist bei dem AGR-Durchgang 30p das AGR-Ventil 30v an der stromaufwärtigen Seite des stromabwärtigen Endes des Erwärmungseinlassdurchgangs 20p (Verbindungsabschnitt 20b) vorgesehen, so dass es bei dem AGR-Durchgang 30p der erwärmten Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) nicht ermöglicht ist, in die stromaufwärtige Seite des Verbindungsabschnitts 20b zu strömen, und es ist möglich, die erwärmte Einlassluft über den Abschnitt des AGR-Durchgangs 30p an der stromabwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts 20b und den Einlassdurchgang 11p zu der Brennkammer 10 zurückzuführen. Wenn das AGR-Ventil geschlossen ist, ist es des Weiteren möglich, AGR-Gas daran zu hindern, in den Erwärmungseinlassdurchgang 20p zu strömen.Furthermore, in the EGR passage 30p the EGR valve 30v on the upstream side of the downstream end of the heating inlet passage 20p (Connecting portion 20b ), so that it is at the EGR passage 30p the heated intake air (air-fuel mixture) is not allowed in the upstream side of the connecting portion 20b it is possible to flow the heated intake air over the portion of the EGR passage 30p on the downstream side of the connecting portion 20b and the inlet passage 11p to the combustion chamber 10 due. Further, when the EGR valve is closed, it is possible to prevent EGR gas from entering the heating intake passage 20p to stream.

Das Schaltventil 11v ist des Weiteren an dem Zweigabschnitt 11b vorgesehen, so dass es möglich ist, die Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch), die durch den Wärmetauscher 40 erwärmt worden ist, gezwungen in den Erwärmungseinlassdurchgang 20p zu schicken. Demgegenüber tritt die Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch), die nicht durch den Wärmetauscher 40 hindurch tritt, nicht in den Erwärmungseinlassdurchgang 20p ein, wobei alles von diesem durch den Einlassdurchgang 11p hindurch tritt. Somit wird das Zirkulieren der Einlassluft effizient bewirkt.The switching valve 11v is further at the branch portion 11b provided so that it is possible to control the intake air (air-fuel mixture) passing through the heat exchanger 40 has been heated, forced into the warming inlet passage 20p to send. In contrast, the intake air (air-fuel mixture) that does not pass through the heat exchanger 40 does not pass through the heating inlet passage 20p one, taking everything of this through the inlet passage 11p passes through. Thus, the circulation of the intake air is efficiently effected.

Des Weiteren kann der Wärmetauscher 40, durch den das Zirkulationskühlmittel der Maschine tritt, die Maschinenwärme nutzen, wobei es möglich gemacht wird, das Kühlen des AGR-Gases und die Einlasslufterwärmung mit einer noch einfacheren Konstruktion zu bewirken.Furthermore, the heat exchanger 40 through which the circulation coolant of the engine enters, utilizing the engine heat, making it possible to effect the cooling of the EGR gas and the intake air heating with an even simpler construction.

Des Weiteren kann das Lufteinlass- und Abgassystem 60 der Kompressionszündungsvorrichtung mit homogener Füllung der vorliegenden Erfindung, wie sie vorhergehend beschrieben ist, mit ihrer einfachen Konstruktion das Kühlen des AGR-Gases und das Einlasslufterwärmen bewirken. Des Weiteren ist es durch Verwenden eines existierenden AGR-Durchgangs mit einer AGR-Kühleinrichtung möglich, die vorhergehende Konstruktion durch eine Veränderung und eine Zugabe eines einfachen Leitungsaufbaus zu realisieren.Furthermore, the air intake and exhaust system 60 The homogeneous charge compression ignition device of the present invention as described above, with its simple construction, can effect the cooling of the EGR gas and the intake air heating. Further, by using an existing EGR passage with an EGR cooler, it is possible to realize the foregoing construction by changing and adding a simple piping structure.

(Hinsichtlich einer Vergrößerung des Bereichs, der den Betrieb ermöglicht)(Regarding an enlargement the area that allows operation)

Des Weiteren ist es möglich, den Bereich, der den Betrieb ermöglicht, unter Verwendung der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und des Lufteinlass- und Abgassystems 60 zu der Niedriglastseite hin auszudehnen. Das ist mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist eine schematische Ansicht, die den Betriebsbereich in dem Fall darstellt, in dem die Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung verwendet wird; die horizontale Achse kennzeichnet eine Maschinen-RPM und die vertikale Achse kennzeichnet eine Maschinenlast.Furthermore, it is possible to use the area that allows operation using the Compression ignition engine with homogeneous filling and the air intake and exhaust system 60 to stretch towards the low load side. That's with respect to 3 described. 3 FIG. 12 is a schematic view illustrating the operation range in the case where the compression ignition engine. FIG 1 is used with homogeneous filling; the horizontal axis indicates a machine RPM and the vertical axis indicates a machine load.

In 3 entspricht der mittlere Abschnitt, der durch ein Symbol HCCI gekennzeichnet ist, dem Bereich, in dem die Kompressionszündung mit homogener Füllung bewirkt wird, und dessen verbleibender umgebender Bereich entspricht dem Funkenzündungs-(SI)-Bereich. Auf diesem Weg wird ein Betrieb ausgeführt, während ein angemessenes Schalten zwischen einer Kompressionszündung mit homogener Füllung und einer Funkenzündung gemäß der Maschinenlast und der Maschinen-RPM bewirkt wird.In 3 That is, the middle portion indicated by a symbol HCCI corresponds to the region in which the homogeneous charge compression ignition is effected, and the remaining surrounding portion corresponds to the spark ignition (SI) region. In this way, an operation is performed while causing adequate switching between homogeneous charge compression ignition and spark ignition according to engine load and engine RPM.

Des Weiteren wird in dem Fall, dass eine Maschine kein Einlasslufterwärmen durchführt, nur in dem Bereich b in 3 ein Betrieb durch natürliche Absaugung durchgeführt. Das heißt, dass ein Betrieb durch Funkenzündung in dem Bereich a der Zeichnung durchgeführt wird, wenn keine Einlasslufterwärmung durchgeführt wird. In dem Fall jedoch, in dem eine Einlasslufterwärmung bewirkt wird, wie bei der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung, ist ein Kompressionszündungsbetrieb mit homogener Füllung nicht nur in dem Bereich b sondern zudem in dem Bereich a möglich.Further, in the case where a machine does not perform intake air heating, only in the area b in FIG 3 an operation performed by natural suction. That is, spark ignition operation in the region a of the drawing is performed when no intake air heating is performed. However, in the case where intake air heating is effected as in the compression ignition engine 1 with homogeneous filling, a homogeneous charge compression ignition operation is possible not only in the region b but also in the region a.

Nachfolgend ist dieses genauer beschrieben. Zuerst ist bei der Kompressionszündung mit homogener Füllung in dem Bereich a, der ein Niedriglastbereich ist, ein Auftreten einer Fehlzündung wahrscheinlich, da die Menge des zugeführten Kraftstoffs gering ist. Durch Durchführen einer Einlasslufterwärmung in dem Bereich a, d. h. durch Schließen des AGR-Ventils 30v und Bewirken eines Schaltens an dem Schaltventil 11v derart, dass die Einlassluft (Luft-Kraftstoff-Gemisch) durch den Erwärmungseinlassdurchgang 20p hindurch tritt, wird jedoch eine Verbesserung einer Zündfähigkeit erreicht, und ein Auftreten einer Fehlzündung kann unterdrückt werden, so dass eine Kompressionszündung mit homogener Füllung möglich ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Bereich, der einen Betrieb zu der Niedriglastseite hin ermöglicht, auszudehnen.This is described in more detail below. First, in the homogeneous charge compression ignition in the region a which is a low load region, occurrence of misfire is likely to occur because the amount of fuel supplied is small. By performing intake air heating in the region a, ie by closing the EGR valve 30v and effecting switching on the switching valve 11v such that the intake air (air-fuel mixture) passes through the heating intake passage 20p However, an improvement in ignitability is achieved, and occurrence of misfire can be suppressed, so that homogeneous charge compression ignition is possible. As a result, it is possible to extend the range allowing operation to the low load side.

Durch Durchführen der vorhergehend genannten Steuerung bei der Kompressionszündungsmaschine 1 mit homogener Füllung ist es möglich, den Bereich, der einen Betrieb zu der Niedriglastseite hin ermöglicht (Bereich a), auszudehnen. Des Weiteren werden durch angemessenes Einstellen des Schaltventils 11v die Mengen von Einlassluft, die zu dem Einlassdurchgang 11p und dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p verteilt werden, gemäß der Außenlufttemperatur gesteuert, wobei es möglich ist, die Temperatur der Einlassluft einzustellen, die in die Brennkammer 10 strömt. Somit ist es ungeachtet der Außenlufttemperatur möglich, den Betriebsbereich durch Einstellen einer Einlassluftverteilung zu der Niedriglastseite hin auszudehnen. In dem Bereich c der Zeichnung wird ein Betrieb durch Laden bewirkt, und in dem Bereich d der Zeichnung ist ein Betrieb durch Laden und Verwenden einer externen AGR möglich.By performing the aforementioned control in the compression ignition engine 1 with homogeneous filling, it is possible to extend the area allowing operation towards the low load side (area a). Furthermore, by properly adjusting the switching valve 11v the amounts of intake air flowing to the intake passage 11p and the heating inlet passage 20p being controlled according to the outside air temperature, it being possible to adjust the temperature of the intake air entering the combustion chamber 10 flows. Thus, regardless of the outside air temperature, it is possible to expand the operation area by setting an intake air distribution toward the low load side. In the area c of the drawing, operation by charging is effected, and in the area d of the drawing, operation by charging and using an external EGR is possible.

(Abwandlungen)(Modifications)

Im nachfolgenden Teil sind Abwandlungen der Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben; die Beschreibung richtet sich auf die Unterschiede zwischen dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel und Abwandlungen. 4 ist eine schematische Gesamtansicht einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung gemäß einer ersten Abwandlung, und 5 ist eine schematische Gesamtansicht einer Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung gemäß einer zweiten Abwandlung. Die Abschnitte, die dieselben wie die bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind, sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Beschreibung von diesen wird unterlassen.In the following, modifications of the homogeneous charge compression ignition engine of the foregoing embodiment will be described with reference to FIG 4 and 5 described; the description is directed to the differences between the previous embodiment and modifications. 4 is an overall schematic view of a homogeneous charge compression ignition engine according to a first modification, and 5 FIG. 10 is an overall schematic view of a homogeneous charge compression ignition engine according to a second modification. FIG. The portions that are the same as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

(Erste Abwandlung)(First modification)

Zuerst ist eine erste Abwandlung beschrieben. Wie es in 4 gezeigt ist, sind bei einer Kompressionszündungsmaschine 100 mit homogener Füllung und einem Lufteinlass- und Abgassystem 160 gemäß dieser Abwandlung ein Schaltventil 111v und ein AGR-Ventil 130v an dem Verbindungsabschnitt 20b zwischen dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p und einem AGR-Durchgang 130p vorgesehen. Genauer gesagt ist das Schaltventil 111v, das ein Öffnungs-/Schließventil ist, an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p und dem AGR-Durchgang 130p vorgesehen, und das AGR-Ventil 130v, das ein Öffnungs-/Schließventil ist, ist in dem Abschnitt des AGR-Durchgangs an der stromaufwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts 20b vorgesehen. Hier ist ein Steuerungskabel 105d (105e), das das Schaltventil 111v und das AGR-Ventil 130v mit einer ECU 105 verbindet, ein Kabel, das durch Integrieren der Steuerungskabel 5d und 5e des vorherigen Ausführungsbeispiels erhalten wird. In dieser Abwandlung sind das Schaltventil und das AGR-Ventil an einer Position in der Form eines Ventils 100v angeordnet, so dass es möglich ist, die Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung und das Lufteinlass- und Abgassystem mit einer einfachen Konstruktion auszubilden.First, a first modification will be described. As it is in 4 are shown in a compression ignition engine 100 with homogeneous filling and an air inlet and exhaust system 160 According to this modification, a switching valve 111v and an EGR valve 130v at the connecting portion 20b between the heating inlet passage 20p and an EGR passage 130p intended. More specifically, the switching valve 111v , which is an opening / closing valve, at the connecting portion between the heating inlet passage 20p and the EGR passage 130p provided, and the EGR valve 130v that is an opening / closing valve is in the portion of the EGR passage on the upstream side of the connecting portion 20b intended. Here is a control cable 105d ( 105e ), which is the switching valve 111v and the EGR valve 130v with an ECU 105 connects a cable by integrating the control cable 5d and 5e of the previous embodiment. In this modification, the switching valve and the EGR valve are in a position in the form of a valve 100v arranged so that it is possible, the homogeneous charge compression ignition engine and the air intake and exhaust system with a simple construction train.

(Zweite Abwandlung)(Second Modification)

Zuerst ist eine zweite Abwandlung beschrieben. Wie es in 5 gezeigt ist, ist bei einer Kompressionszündungsmaschine 200 mit homogener Füllung und einem Lufteinlass- und Abgassystem 260 dieser Abwandlung ein AGR-Ventil 230v nahe dem Kommunikationsabschnitt 20b (stromabwärtiges Ende des Erwärmungseinlassdurchgangs) zwischen dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p und einem AGR-Durchgang 230p vorgesehen, und ist an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf die Strömungsrichtung des AGR-Gases in dem AGR-Durchgang 230p vorgesehen. Mit diesem Aufbau ist es auch möglich, denselben Effekt wie den bei dem vorhergehend genannten Ausführungsbeispiel zu erhalten.First, a second modification will be described. As it is in 5 is shown in a compression ignition engine 200 with homogeneous filling and an air inlet and exhaust system 260 This modification is an EGR valve 230v near the communication section 20b (downstream end of the heating inlet passage) between the heating inlet passage 20p and an EGR passage 230p and is on the upstream side with respect to the flow direction of the EGR gas in the EGR passage 230p intended. With this structure, it is also possible to obtain the same effect as that in the aforementioned embodiment.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehend genannte Ausführungsbeispiel beschränkt sondern kann in verschiedenen Abwandlungen ausgeführt werden, ohne von dem Umfang abzuweichen, der in den Ansprüchen festgelegt ist.The The present invention is not limited to the aforementioned embodiment limited but can be executed in various modifications without departing from the scope of the claims is fixed.

Während in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beispielsweise der Kraftstoffzufuhrpfad 2p so angeordnet ist, dass er mit dem Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p an der stromaufwärtigen Seite des Abzeigabschnitts 11b kommuniziert, sollte dies nicht als beschränkend angesehen sein. Dieser kann beispielsweise auch mit dem Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p an der stromabwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts (stromabwärtiges Ende 30b) zu dem AGR-Durchgang 30p hin kommunizieren (siehe die Position, die durch einen Pfeil C in 1 angegeben ist). Durch Anordnen des Kraftstoffzufuhrpfads 2p wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel oder an der Position, die durch den Pfeil C angegeben ist, ist es möglich, Kraftstoff halb durch die Leitung der Einlassluft zuzuführen, unabhängig davon, welches von dem Einlassdurchgang 11p und dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p durch das Schaltventil 11v ausgewählt ist. Demgegenüber, wenn der Kraftstoffzufuhrpfad an einer Position in dem Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p zwischen dem Zweigabschnitt 11b und dem Verbindungsabschnitt (stromaufwärtiges Ende 30b) angeordnet ist (siehe die Position, die durch einen Pfeil B in 1 angegeben ist), befindet sich die Kommunikationsposition des Kraftstoffzufuhrpfads nicht auf halber Strecke durch die Leitung für die Einlassluft, wenn der Erwärmungseinlassdurchgang 20p ausgewählt ist, so dass die Kraftstoffzufuhr vielmehr unvollständig wird, was nicht wünschenswert ist.For example, in the foregoing embodiment, the fuel supply path 2p is arranged so that it communicates with the section of the inlet passage 11p on the upstream side of the imaging section 11b This should not be construed as limiting. This can for example also with the section of the inlet passage 11p on the downstream side of the connection portion (downstream end 30b ) to the EGR passage 30p to communicate (see the position indicated by an arrow C in FIG 1 is specified). By arranging the fuel supply path 2p As in the previous embodiment or at the position indicated by the arrow C, it is possible to supply fuel halfway through the conduit to the intake air, regardless of which one of the intake passage 11p and the heating inlet passage 20p through the switching valve 11v is selected. In contrast, when the fuel supply path at a position in the portion of the intake passage 11p between the branch section 11b and the connecting portion (upstream end 30b ) is arranged (see the position indicated by an arrow B in 1 is indicated), the communication position of the fuel supply path is not halfway through the line for the intake air when the heating inlet passage 20p is selected, so that the fuel supply is rather incomplete, which is not desirable.

Während in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Drossel 3 des Weiteren in dem Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p an der stromaufwärtigen Seite des Zweigabschnitts 11b angeordnet ist, sollte dies nicht als beschränkend angesehen sein; diese kann auch an der stromabwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts zu dem AGR- Durchgang 30p (stromabwärtiges Ende 30b) vorgesehen sein (siehe die Position, die durch einen Pfeil C in der Zeichnung angegeben ist). Durch Anordnen der Drossel 3 an der Position des vorhergehenden Ausführungsbeispiels oder an der Position, die durch den Pfeil C angegeben ist, ist es möglich, Einlassluft vorwärts zu schicken oder Einlassluft von der hinteren Seite anzusaugen, unabhängig davon, welches von dem Einlassdurchgang 11p und dem Erwärmungseinlassdurchgang 20p durch das Schaltventil 11v ausgewählt sei. Demgegenüber, wenn die Drossel an einer Position in dem Abschnitt des Einlassdurchgangs 11p zwischen dem Zweigabschnitt 1b und dem Verbindungsabschnitt (stromabwärtiges Ende 30b) angeordnet ist (siehe die Position, die durch einen Pfeil B in 1 angegeben ist), wird das Einstellen der Einlassluftmenge eher schwierig, wenn der Aufwärmeinlassdurchgang 20p ausgewählt ist, was bedeutet, dass diese Anordnung unerwünscht ist.While in the previous embodiment, the throttle 3 further in the portion of the intake passage 11p on the upstream side of the branch portion 11b should not be considered restrictive; it may also be on the downstream side of the connecting portion to the EGR passage 30p (downstream end 30b ) (see the position indicated by an arrow C in the drawing). By arranging the throttle 3 at the position of the previous embodiment or at the position indicated by the arrow C, it is possible to forward intake air or suck intake air from the rear side, regardless of which one of the intake passage 11p and the heating inlet passage 20p through the switching valve 11v is selected. On the other hand, when the throttle is at a position in the portion of the intake passage 11p between the branch section 1b and the connecting portion (downstream end 30b ) is arranged (see the position indicated by an arrow B in 1 is specified), the adjustment of the intake air amount becomes rather difficult when the warm-up intake passage 20p is selected, which means that this arrangement is undesirable.

Während in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des Weiteren die interne AGR verwendet wird, um den Betriebsbereich, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, hauptsächlich in Richtung der Niedriglastseite auszudehnen, und da der Lader 11t verwendet wird, um den Betriebsbereich in Richtung der Hochlastseite auszudehnen, ist diese Anordnung nicht unentbehrlich. Wenn keine interne AGR oder ein Lader verwendet wird, wird der Betriebsbereich, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, verringert; es ist jedoch möglich, die vorliegende Erfindung in derartigen Fällen anzuwenden und eine Einlasslufterwärmung und eine externe AGR zu verwenden. Des Weiteren wurde als die Vorrichtung zum Ausdehnen des Betriebsbereichs, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, ein Erhöhen der Verdichtungsrate in der Brennkammer anstelle eines Verwendens einer internen AGR vorgeschlagen; die vorliegende Erfindung ist zudem auf eine derartige Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung anwendbar.Further, while in the foregoing embodiment, the internal EGR is used to expand the operating range allowing homogeneous charge compression ignition mainly toward the low load side, and since the supercharger 11t is used to extend the operating range in the direction of the high load side, this arrangement is not indispensable. If no internal EGR or supercharger is used, the operating range enabling homogeneous charge compression ignition is reduced; however, it is possible to apply the present invention in such cases and to use intake air heating and external EGR. Further, as the operation range expanding apparatus which enables homogeneous charge compression ignition, it has been proposed to increase the compression rate in the combustion chamber instead of using an internal EGR; the present invention is also applicable to such a homogeneous charge compression ignition engine.

Während das vorhergehende Ausführungsbeispiel des Weiteren basierend auf der Annahme beschrieben wurde, dass die vorliegende Erfindung bei einer Brennkraftmaschine angewandt werden soll, die Treibstoff verwendet, gibt es in dieser Hinsicht keine besonderen Begrenzungen; sie ist zudem auf andere Arten von Brennkraftmaschinen anwendbar, wie z. B. eine Benzinmaschine. In dem Fall einer Benzinmaschine ist es beispielsweise möglich, anstelle der Mischeinrichtung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels eine andere Kraftstoffzufuhrvorrichtung, wie z. B. einen Vergaser oder einen Einspritzer, soweit angemessen, als die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zu verwenden.Further, while the foregoing embodiment has been described based on the assumption that the present invention is to be applied to an internal combustion engine using fuel, there are no particular limitations in this regard; It is also applicable to other types of internal combustion engines, such as. B. a gasoline engine. For example, in the case of a gasoline engine, instead of the mixing device of the previous embodiment, it is possible to use another fuel supply device such as a fuel injection device. As a carburetor or an injector, as appropriate, as the fuel supply device to use.

Während in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des Weiteren das Zirkulationskühlmittel der Maschine als das Wärmetauschmedium des Wärmetauschers 40 verwendet wird, sollte dies nicht als beschränkend angesehen sein. Wenn beispielsweise die Kraftstoffmaschine des vorhergehend genannten Ausführungsbeispiels bei der Verwendung einer Gaswärmepumpe angewandt wird, ist es zudem möglich, die Heißwasserverrohrung zum Heizen, die bereits in dem Gerät existiert, zu verwenden. Es gibt keine besonderen Begrenzungen im Hinblick auf das zu verwendende Wärmetauschmedium, solange es eine höhere Temperatur als die niedrige Außenlufttemperatur und niedriger als die Temperatur des AGR-Gases (Abgases) ist.Further, in the foregoing embodiment, the circulation coolant of the engine as the heat exchange medium of the heat exchanger 40 should not be considered restrictive. For example, when the fuel machine of the aforementioned embodiment is applied to the use of a gas heat pump, it is also possible to use the hot water piping for heating already existing in the apparatus. There are no particular limitations on the heat exchange medium to be used as long as it is a higher temperature than the low outside air temperature and lower than the temperature of the EGR gas (exhaust gas).

Während in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des Weiteren der Lader 11t verwendet wird, um den Betriebsbereich auszudehnen, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, ist dies nicht unumgänglich. Wenn es nicht so notwendig ist, den Betriebsbereich, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, zu der Hochlastseite hin auszudehnen, ist es zudem möglich, die Steuerung durch den Lader und die externe AGR wegzulassen. Der Fall, in dem es nicht so notwendig ist, den Betriebsbereich zu der Hochlastseite auszudehnen, entspricht beispielsweise einem Fall, in dem der normalerweise verwendete Betriebsbereich auf die Bereiche mit niedriger und mittlerer Last beschränkt ist, wie in dem Fall von einigen stationären Maschinen. Während es des Weiteren nicht so effektiv ist wie in dem Fall, in dem ein Lader verwendet wird, ist es zudem möglich, den Betriebsbereich, der eine Kompressionszündung mit homogener Füllung ermöglicht, ohne Verwendung jeglichen Laders auszudehnen, wie in dem Fall des Bereichs e von 6, falls die externe AGR zudem verwendet wird, auf der Hochlastseite unter der Steuerung durch die interne AGR, d. h. in einem Zustand, in dem die interne AGR verringert wird, wobei die Menge an eingesaugtem Luft-Kraftstoff-Gemisch erhöht wird. In 6 sind die Bereiche a, b und e Bereiche, in denen die Menge an internem AGR-Gas gesteuert wird; ein Bereich a ist ein Bereich, in dem eine Einlasslufterwärmung zu der Zeit von niedriger Außenlufttemperatur und niedriger Last bewirkt wird, um ein Auftreten einer Fehlzündung zu unterdrücken, und der Bereich e ist ein Bereich, in dem die externe AGR zudem zu der Zeit von hoher Last verwendet wird, um ein Klopfen zu unterdrücken und den Betriebsbereich auszudehnen.Further, in the foregoing embodiment, the charger 11t is used to extend the operating range, which enables homogeneous charge compression ignition, this is not inevitable. In addition, if it is not so necessary to extend the operating range allowing homogeneous charge compression ignition to the high load side, it is possible to omit control by the supercharger and the external EGR. For example, the case where it is not so necessary to extend the operating range to the high load side corresponds to a case where the normally used operating range is limited to the low and medium load ranges, as in the case of some stationary machines. Further, while it is not as effective as in the case where a supercharger is used, it is also possible to expand the operating range allowing homogeneous charge compression ignition without using any supercharger, as in the case of the range e of FIG 6 if the external EGR is also used, on the high-load side under the control of the internal EGR, that is, in a state in which the internal EGR is reduced, thereby increasing the amount of air-fuel mixture sucked. In 6 ranges a, b and e are ranges in which the amount of internal EGR gas is controlled; A range a is a range in which intake air heating at the time of low outside air temperature and low load is effected to suppress occurrence of misfire, and the range e is a range in which the external EGR is also high at the time Load is used to suppress knocking and to extend the operating range.

Ein AGR-Durchgang führt teilweise ein Abgas zu einer Brennkammer als ein AGR-Gas zurück. Ein Wärmetauscher kühlt das AGR-Gas. Ein Erwärmungseinlassdurchgang zweigt von einem Zweigabschnitt ab, der in einem Abschnitt eines Einlassdurchgangs an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist, und dessen stromabwärtiges Ende kommuniziert mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers. Ein Schaltventil stellt jeweilige Mengen von Einlassluft ein, die durch den Einlassdurchgang und durch den Erwärmungseinlassdurchgang hindurch treten. Wenn ein AGR-Ventil geschlossen ist, schaltet eine ECU das Schaltventil derart, dass die Einlassluft durch einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang hindurch tritt; wenn das AGR-Ventil offen ist, schaltet die ECU das Schaltventil derart, dass die Einlassluft allein durch den Einlassdurchgang hindurch tritt.One EGR passage partially leads an exhaust gas to a combustion chamber back as an EGR gas. A heat exchanger cools the EGR gas. A heating inlet passage branches from a branch portion formed in a portion of an intake passage on an upstream side of a downstream one End of the EGR passage is formed, and its downstream End communicates with a portion of the EGR passage at an upstream one Side of the heat exchanger. A switching valve provides respective Amounts of intake air, through the inlet passage and through pass through the heating inlet passage. When a EGR valve is closed, an ECU switches the switching valve so the intake air is through one of the intake passage and the Warming inlet passage passes through; if the EGR valve is open, the ECU switches the switching valve such that the intake air passes through the inlet passage alone.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - JP 2005-517857 A [0006] JP 2005-517857 A [0006]

Claims (6)

Kompressionszündungsmaschine (1) mit homogener Füllung, mit: einer Brennkammer (10); einem Einlassdurchgang (11p), der als ein Durchgang für Einlassluft zu der Brennkammer dient; und einem Abgasdurchgang (12p), der als ein Durchgang für Abgas von der Brennkammer dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung Folgendes aufweist: einen mit dem Abgasdurchgang und dem Einlassdurchgang in Verbindung stehenden AGR-Durchgang (30p) zum Rückführen eines Teils des Abgases von der Brennkammer zu der Brennkammer als ein AGR-Gas; einen an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehenen Wärmetauscher (40) zum Kühlen des AGR-Gases; ein an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehenes AGR-Ventil (30v) zum Einstellen eines Öffnens und Schließens des AGR-Durchgangs; einen Erwärmungseinlassdurchgang (20p), der von einem Zweigabschnitt abzweigt, welcher in einem Abschnitt des Einlassdurchgangs an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist und dessen stromabwärtiges Ende mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs an der stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers in Verbindung steht; ein Schaltventil (11v) zum Einstellen jeweiliger Mengen von Einlassluft, die durch den Abschnitt des Einlassdurchgangs an einer stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts und durch den Erwärmungseinlassdurchgang hindurch treten; und eine Steuerungseinrichtung (5), die dann, wenn das AGR-Ventil geschlossen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass an der stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft durch wenigstens einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang hindurchtritt, und die dann, wenn das AGR-Ventil offen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass an der stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft einzig durch den Einlassdurchgang hindurchtritt.Compression ignition engine ( 1 ) with homogeneous filling, comprising: a combustion chamber ( 10 ); an inlet passage ( 11p ) serving as a passage for intake air to the combustion chamber; and an exhaust passage ( 12p ) serving as a passage for exhaust gas from the combustion chamber, characterized in that the homogeneous charge compression ignition engine comprises: an EGR passage communicating with the exhaust passage and the intake passage ( 30p ) for returning a part of the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; a heat exchanger provided at a middle point in the EGR passage (FIG. 40 ) for cooling the EGR gas; an EGR valve provided at a middle point in the EGR passage ( 30v ) for setting an opening and closing of the EGR passage; a heating inlet passage ( 20p ) branched from a branch portion formed in a portion of the intake passage on an upstream side of a downstream end of the EGR passage and the downstream end of which communicates with a portion of the EGR passage on the upstream side of the heat exchanger; On-off valve ( 11v ) for adjusting respective amounts of intake air passing through the portion of the intake passage at a downstream side of the branch portion and through the heating intake passage; and a control device ( 5 ) which, when the EGR valve is closed, switches the switching valve such that, at the downstream side of the branch portion, the intake air flowing into the combustion chamber passes through at least one of the intake passage and the heating intake passage, and then, when the EGR Valve is open, the switching valve switches such that on the downstream side of the branch portion, the inlet air flowing into the combustion chamber passes only through the inlet passage. Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das AGR-Ventil in dem AGR-Durchgang an der stromaufwärtigen Seite des stromabwärtigen Endes des Erwärmungseinlassdurchgangs vorgesehen ist.Compression ignition machine with homogeneous Filling according to claim 1, characterized in that the EGR valve in the EGR passage at the upstream Side of the downstream end of the heating inlet passage is provided. Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil an dem Zweigabschnitt vorgesehen ist.Compression ignition machine with homogeneous Filling according to claim 1, characterized in that the Switching valve is provided at the branch portion. Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil und das AGR-Ventil an einem Kommunikationsabschnitt zwischen dem Erwärmungseinlassdurchgang und dem AGR-Durchgang vorgesehen sind.Compression ignition machine with homogeneous Filling according to claim 1, characterized in that the Switching valve and the EGR valve at a communication section between the heating inlet passage and the EGR passage are provided. Kompressionszündungsmaschine mit homogener Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Wärmetauscher ist, durch den Zirkulationskühlmittel einer Maschine hindurchtritt.Compression ignition machine with homogeneous Filling according to claim 1, characterized in that the Heat exchanger is a heat exchanger through which Circulating coolant of a machine passes. Lufteinlass- und Abgassystem (60) zur Verwendung in einer Kompressionszündungsmaschine (1) mit homogener Füllung, welche eine Brennkammer (10) und einen als ein Durchgang für Abgas von der Brennkammer dienenden Abgasdurchgang (12p) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlass- und Abgassystem Folgendes aufweist: einen zu der Brennkammer führenden Einlassdurchgang (11p); einen mit dem Abgasdurchgang und dem Einlassdurchgang in Verbindung stehenden AGR-Durchgang (30p) zum Rückführen des Abgases von der Brennkammer zu der Brennkammer als ein AGR-Gas; einen an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehenen Wärmetauscher (40) zum Kühlen des AGR-Gases; ein an einem mittleren Punkt in dem AGR-Durchgang vorgesehenes AGR-Ventil (30v) zum Öffnen und Schließen des AGR-Durchgangs; einen Erwärmungseinlassdurchgang (20p), der von einem Zweigabschnitt abzweigt, welcher in einem Abschnitt des Einlassdurchgangs an einer stromaufwärtigen Seite eines stromabwärtigen Endes des AGR-Durchgangs ausgebildet ist und dessen stromabwärtiges Ende mit einem Abschnitt des AGR-Durchgangs an einer stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers in Verbindung steht; ein Schaltventil (11v) zum Einstellen jeweiliger Mengen von Einlassluft, die durch den Einlassdurchgang und durch den Erwärmungseinlassdurchgang an einer stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts hindurchtritt; und eine Steuerungseinrichtung (5), die dann, wenn das AGR-Ventil geschlossen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass an der stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft durch wenigstens einen von dem Einlassdurchgang und dem Erwärmungseinlassdurchgang hindurch treten, und die dann, wenn das AGR-Ventil offen ist, das Schaltventil derart schaltet, dass an der stromabwärtigen Seite des Zweigabschnitts die in die Brennkammer strömende Einlassluft einzig durch den Einlassdurchgang hindurchtritt.Air intake and exhaust system ( 60 ) for use in a compression ignition engine ( 1 ) with homogeneous filling, which is a combustion chamber ( 10 ) and an exhaust passage serving as a passage for exhaust gas from the combustion chamber ( 12p ), characterized in that the air intake and exhaust system comprises: an inlet passage leading to the combustion chamber ( 11p ); a EGR passage communicating with the exhaust passage and the intake passage ( 30p ) for returning the exhaust gas from the combustion chamber to the combustion chamber as an EGR gas; a heat exchanger provided at a middle point in the EGR passage (FIG. 40 ) for cooling the EGR gas; an EGR valve provided at a middle point in the EGR passage ( 30v ) for opening and closing the EGR passage; a heating inlet passage ( 20p ) branched from a branch portion formed in a portion of the intake passage on an upstream side of a downstream end of the EGR passage and the downstream end of which communicates with a portion of the EGR passage on an upstream side of the heat exchanger; On-off valve ( 11v ) for adjusting respective amounts of intake air passing through the intake passage and the heating intake passage at a downstream side of the branch portion; and a control device ( 5 ) which, when the EGR valve is closed, switches the switching valve such that the intake air flowing into the combustion chamber at the downstream side of the branch portion passes through at least one of the intake passage and the heating intake passage, and then when the EGR Valve is open, the switching valve switches such that on the downstream side of the branch portion, the inlet air flowing into the combustion chamber through only the inlet through passage.
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