DE102012007657A1 - Funkenzündungsmotor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern des Funkenzündungsmotors und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Funkenzündungsmotor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern des Funkenzündungsmotors und Computerprogrammprodukt Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funken- bzw. Fremdzündungsmotors, beinhaltend eine Zündkerze für ein Funken- bzw. Fremdzünden eines Gasgemisches im Inneren eines Zylinders in einem Motorkörper, und ein ein effektives Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis änderndes Modul für ein Ändern eines effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motors werden zur Verfügung gestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Abschätzen, basierend auf einer Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, einer Motorlast und von Umweltbedingungen, einer Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses, welche als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung nicht auftritt, ein Berechnen eines gegenwärtigen effektiven Verdichtungsverhältnisses, ein Berechnen eines Werts, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses von der Grenze des effektiven Verdichtungsvor die Vorzündung auftritt, und ein Verringern, wenn der Spielraum unter einem vorbestimmten minimalen Spielraum ist, des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers durch ein Verwenden des das effektive Verdichtungsverhältnis ändernden Moduls, so dass der Spielraum erhöht wird, um über dem minimalen Spielraum zu liegen, welcher konstant unabhängig von wenigstens den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen eingestellt wird.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funken- bzw. Fremdzündungs- bzw. Vergasermotors, beinhaltend eine Zündkerze, welche funkenzündungsfähig für ein Mischgas bzw. Gasgemisch im Inneren eines Zylinders ist, welcher in einem Motorkörper ausgebildet ist. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf einen entsprechenden Funken- bzw. Fremdzündungsmotor und ein Computerprogrammprodukt für ein Durchführen des Verfahrens.
  • Konventioneller Weise wurde ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors, um eine Vorzündung zu unterdrücken bzw. zu verhindern, welche durch ein Phänomen bewirkt wird, wo sich ein Gasgemisch vor dem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung selbst entzündet, entwickelt. Wenn die Vorzündung auftritt, beschleunigt sich die Verbrennung dramatisch gemäß dem vorgerückten bzw. vorgeschobenen Start einer Verbrennung, und als ein Resultat erhöhen sich ein Motorgeräusch und eine Vibration und können beispielsweise eine Beschädigung an einem Kolben bewirken. Daher ist es notwendig, sicherer das Auftreten einer Vorzündung zu vermeiden.
  • Beispielsweise offenbart die JP2001-159348A ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors, in welchem ein Schließzeitpunkt eines Einlassventils geändert wird, so dass ein effektives bzw. tatsächliches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis nicht einen vorbestimmten maximalen Wert überschreitet, um eine Vorzündung zu vermeiden.
  • Der maximale Wert des effektiven bzw. wirksamen Verdichtungsverhältnisses ist ein Schwellwert, wo die Vorzündung auftritt, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis diesen Schwellwert übersteigt bzw. überschreitet. Der maximale Wert des effektiven Verdichtungsverhältnisses hängt von vielen Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen ab, und daher ist die Änderung des maximalen Werts gemäß Änderungen in den Umgebungsbedingungen schwierig vollständig und genau zu erfassen. Wenn die Änderung des maximalen Werts nicht geeignet erfasst wird, kann das effektive Verdichtungsverhältnis den tatsächlichen maximalen Wert überschreiten und eine Vorzündung kann auftreten.
  • Die vorliegende Entwicklung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situation gemacht und vermeidet darüber hinaus sicher ein Auftreten einer Vorzündung.
  • Dieses Ziel wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erhalten. Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funken- bzw. Fremdzündungs- bzw. Vergasermotors zur Verfügung gestellt, beinhaltend eine Zündkerze für ein Funken- bzw. Fremdzünden eines Mischgases bzw. Gasgemisches im Inneren eines Zylinders, welcher in einem Motorkörper ausgebildet wird, und ein ein effektives Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis änderndes Modul für ein Ändern eines effektiven bzw. tatsächlichen Verdichtungsverhältnisses des Motors. Das Verfahren beinhaltet ein Abschätzen, basierend auf wenigstens einer Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, einer Motorlast und von Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen, unter welchen der Motor angetrieben bzw. betrieben wird, einer Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses, welche als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung, in welcher sich das Gasgemisch vor einem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung selbst entzündet, nicht auftritt, ein Berechnen eines gegenwärtigen effektiven Verdichtungsverhältnisses, ein Berechnen eines Werts, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses erhalten wird, als ein Spielraum bzw. Überschuss, bevor die Vorzündung auftritt, und ein Verringern, wenn der Spielraum unter einem vorbestimmten minimalen Spielraum ist bzw. liegt, des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers durch ein Verwenden des das effektive Verdichtungsverhältnis ändernden Moduls, so dass der Spielraum erhöht wird, um über dem minimalen Spielraum zu liegen, wobei der minimale Spielraum im Wesentlichen konstant unabhängig von wenigstens den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen eingestellt wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Funken- bzw. Fremdzündungs- bzw. Vergasermotor zur Verfügung gestellt, beinhaltend eine Zündkerze für ein Funken- bzw. Fremdzünden eines Gasgemisches im Inneren eines Zylinders, welcher in einem Motorkörper ausgebildet ist, ein ein effektives Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis änderndes Modul für ein Ändern eines effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers, und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern eines Betriebs des das effektive Verdichtungsverhältnis ändernden Moduls. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. der Controller schätzt basierend auf wenigstens einem einer Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit, einer Motorlast und von Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen, unter welchen der Motor betrieben bzw. angetrieben ist, eine Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses ab, welche als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung, in welcher sich das Gasgemisch vor einem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung selbst entzündet, nicht auftritt. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung berechnet ein gegenwärtiges effektives bzw. tatsächliches Verdichtungsverhältnis. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung berechnet einen Differenzwert, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses erhalten wird, als einen Spielraum, bevor die Vorzündung auftritt. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung betätigt, wenn der Spielraum unterhalb eines vorbestimmten minimalen Spielraums ist, das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul, um das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers zu verringern, so dass der Spielraum erhöht ist bzw. wird, um über dem minimalen Spielraum zu liegen, wobei der minimale Spielraum im Wesentlichen konstant unabhängig von wenigstens den Umgebungsbedingungen eingestellt bzw. festgelegt ist.
  • In diesen Aspekten wird nach einem Abschätzen bzw. Beurteilen, basierend auf wenigstens einer Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit, einer Motorlast und von Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen, unter welchen der Motor betrieben wird, einer Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses bzw. eines effektiven Grenz-Verdichtungsverhältnisses, welches als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung nicht auftritt, das gegenwärtige effektive Verdichtungsverhältnis auf einem Wert unterhalb der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses um wenigstens den minimalen Spielraum bzw. die minimale Spanne beibehalten. Daher kann die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses weiterhin bzw. darüber hinaus genau gemäß den Umgebungsbedingungen abgeschätzt werden, und selbst wenn ein Fehler in dieser Abschätzung bzw. Beurteilung auftritt, wird das effektive Verdichtungsverhältnis weiterhin sicher auf unter die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses unterdrückt bzw. verringert, und dadurch kann die Vorzündung weiters sicher vermieden werden. Darüber hinaus ist bzw. wird der minimale Spielraum, welcher der minimale Wert des Spielraums des effektiven Verdichtungsverhältnisses in Bezug auf die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses ist, konstant unabhängig von den Umgebungsbedingungen eingestellt bzw. festgelegt. Daher wird ein vorbestimmter Spielraum bzw. Überschuss sicher sichergestellt, selbst wenn sich die Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen ändern.
  • Hier haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass unter den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen eine Oktanzahl eines Kraftstoffs, eine Temperatur einer Einlassluft, und eine Temperatur eines Kühlmittels stark das Auftreten der Vorzündung beeinflussen. Daher kann vorzugsweise das Abschätzen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses ein Abschätzen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses basierend auf wenigstens einem einer Oktanzahl von Kraftstoff, welcher in den Zylinder zuzuführen ist, einer Temperatur einer Einlassluft, welche in den Zylinder anzusaugen ist, und einer Temperatur eines Kühlmittels für ein Kühlen des Motorkörpers beinhalten.
  • Darüber hinaus kann vorzugsweise die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. der Controller die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses basierend auf wenigstens einer Oktanzahl von Kraftstoff, welcher in den Zylinder zuzuführen ist, einer Temperatur einer Einlassluft, welche in den Zylinder anzusaugen ist, und einer Temperatur eines Kühlmittels für ein Kühlen des Motorkörpers abschätzen.
  • Vorzugsweise kann das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul fähig sein, einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils zu ändern, welches an dem Motorkörper vorgesehen ist, und ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses kann ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers durch ein Ändern des Schließzeitpunkts des Einlassventils beinhalten.
  • Weiterhin kann vorzugsweise das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul fähig sein, einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils zu ändern, welches an dem Motorkörper vorgesehen ist, und wenn der Spielraum unter dem vorbestimmten minimalen Spielraum liegt, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Schließzeitpunkt des Einlassventils durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul ändern.
  • Somit kann im Gegensatz zu einem Fall, wo beispielsweise ein Hubausmaß eines Kolbens geändert wird, um ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors selbst zu verringern, das effektive Verdichtungsverhältnis mit einer einfachen Konfiguration verringert werden.
  • Vorzugsweise kann ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses innerhalb eines bestimmten Motorbetriebsbereichs bzw. Motorfahrbereichs durchgeführt werden, wo die Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit niedrig ist und die Motorlast in wenigstens einem aufgewärmten Zustand des Motors hoch ist.
  • Darüber hinaus kann vorzugsweise innerhalb eines bestimmten Motorfahrbereichs, wo die Motorgeschwindigkeit niedrig und die Motorlast hoch in wenigstens einem aufgewärmten Zustand des Motors ist, die Regel- bzw. Steuereinrichtung das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul betätigen, um das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers zu verringern.
  • Somit wird unter Antriebs- bzw. Fahrbedingungen, wo die Vorzündung am leichtesten auftritt, da die Temperatur und der Druck im inneren des Motors leicht ansteigen und eine tatsächliche Zeitdauer (Wärmeaufnahmeperiode), während welcher der Kraftstoff einer derartigen Umgebung ausgesetzt ist bzw. wird, lang ist, das Auftreten der Vorzündung geeignet überprüft, und daher kann die Vorzündung unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise kann innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs das Gasgemisch durch die Zündkerze zu einem Zeitpunkt verschoben bzw. verzögert von einem oberen Totpunkt an einem Kompressions- bzw. Verdichtungshub funken- bzw. fremdgezündet werden.
  • Darüber hinaus kann vorzugsweise innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung das Gasgemisch durch die Zündkerze zu einem Zeitpunkt verschoben bzw. verzögert von einem oberen Totpunkt an dem Verdichtungshub funken- bzw. fremdzünden.
  • Somit kann in dem Fall, wo die Verbrennung an der verzögernden Seite des oberen Totpunkts an dem Verdichtungshub gestartet wird, die Vorzündung durch ein Verringern der Temperatur im Inneren des Zylinders unterdrückt werden, und da ein nicht verbranntes Gasgemisch (Endgas) schwierig an einem Verdichtungshub nach der Zündung selbst zu entzünden ist, kann ein Klopfen auch effektiv bzw. wirksam unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise kann das Verfahren darüber hinaus ein Verwenden einer Einspritzeinrichtung für ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder beinhalten. Innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs kann eine Einspritzung einer späten Stufe, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder durch die Einspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt einer späten Stufe eingespritzt wird, welcher während des Verdichtungshubs eingestellt bzw. festgelegt wird, durchgeführt werden, und eine Einspritzung einer frühen Stufe, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder durch die Einspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, welcher eingestellt wird, um weiter vorgerückt bzw. vorgestellt als der Einspritzzeitpunkt der späten Stufe zu sein, kann durchgeführt werden.
  • Darüber hinaus kann vorzugsweise der Funkenzündungsmotor eine Einspritzeinrichtung für ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder beinhalten. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann fähig sein, einen Betrieb der Einspritzeinrichtung zu regeln bzw. zu steuern, und innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs den Kraftstoff in den Zylinder durch die Einspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt einer späten Stufe einzuspritzen, welcher während des Verdichtungshubs eingestellt bzw. festgelegt ist, und den Kraftstoff in den Zylinder durch die Einspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt einzuspritzen, welcher eingestellt bzw. festgelegt ist, um weiter vorgerückt als der Einspritzzeitpunkt der späten Stufe zu sein.
  • Somit wird der Zylinder wirksam darin durch eine latente Hitze bzw. Wärme einer Verdampfung bzw. Zerstäubung von Kraftstoff gekühlt, welcher in dem Verdichtungshub eingespritzt wird. Daher kann unter den Fahrbedingungen, wo die Vorzündung am leichtesten auftritt, das Auftreten einer Vorzündung vorab unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus kann vorzugsweise das Verfahren weiters ein Verwenden eines Detektors für ein Detektieren der Vorzündung, ein Verringern, wenn der Detektor die Vorzündung detektiert bzw. feststellt, durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers um eine vorbestimmte Menge bzw. ein vorbestimmtes Ausmaß, und ein vorübergehendes Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders in einer Übergangsperiode von dem Start eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses um die vorbestimmte Menge bis zu dem Abschluss der Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers beinhalten, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem von der Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff basiert.
  • Weiterhin kann vorzugsweise der Funkenzündungsmotor darüber hinaus einen Detektor für ein Detektieren bzw. Feststellen der Vorzündung beinhalten. Wenn der Detektor die Vorzündung detektiert, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers um eine vorbestimmte Menge bzw. ein vorbestimmtes Ausmaß verringern, um vorübergehend ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Zylinders in einer Übergangsperiode von dem Start der Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses bis zu dem Abschluss davon anreichern, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem Kraftstoff basiert, welcher von der Einspritzeinrichtung eingespritzt wird.
  • Somit kann, selbst wenn die Vorzündung auftritt, die Vorzündung durch ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses gestoppt werden. Darüber hinaus kann während der Zeit von der Übergangsperiode, bis die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, die interne Zylindertemperatur in geeigneter Weise unter der reichen bzw. fetten Umgebung (λ < 1) verringert werden, und durch ein Wiederaufnehmen der Umgebung auf nahe λ = 1, unmittelbar nachdem die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, kann die Verbrennung in dem reichen bzw. angereicherten Zustand in der kürzest möglichen Zeitperiode beendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, umfassend auf einem Computer implementierte Instruktionen bzw. Anweisungen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Verfahrens, wie oben beschrieben, ausführen können, wobei das Computerprogrammprodukt insbesondere als ein durch einen Computer lesbares Speichermedium, als ein Signal und/oder als ein Datenstrom verkörpert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, welches eine gesamte Konfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Ionenstromsensors erläutert, welcher in dem Motor enthalten ist.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Regel- bzw. Steuersystem des Motors zeigt.
  • 4 ist ein Erläuterungsdiagramm eines bestimmten bzw. besonderen Motorfahrbereichs, innerhalb welchem eine Vorzündung leicht auftritt.
  • 5 ist eine Ansicht, welche ein Verfahren eines Detektierens der Vorzündung erläutert.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Regel- bzw. Steuervorgang zeigt, welcher innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs ausgeführt wird.
  • 7 ist eine Subroutine, welche bestimmte Inhalte einer Vorzündungs-Stopp-Regelung bzw. -Steuerung zeigt, welche in dem Flussdiagramm von 5 enthalten ist.
  • 8A ist ein Diagramm, welches einen Einspritzzeitpunkt eines Kraftstoffs in einem regulären Zustand des Motors zeigt, und 8B ist ein Diagramm, welches einen Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs zeigt.
  • 9 sind Zeitdiagramme, welche ein Betätigungsbeispiel der Vorzündungs-Stopp-Regelung bzw. -Steuerung in einer chronologischen Reihenfolge zeigen.
  • 10 sind Diagramme, welche ein Beispiel eines Regel- bzw. Steuerresultats einer einen Vorzündungs-Spielraum aufrecht erhaltenden Regelung bzw. Steuerung zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
  • (1) Gesamte Konfiguration des Motors
  • 1 ist ein Diagramm, welches eine gesamte Konfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Motor, welcher in 1 gezeigt ist, ist ein Funkenzündungs-Mehrzylinder-Benzinmotor, welcher Benzin als einen Kraftstoff verwendet. Dieser Motor beinhaltet einen Zylinderblock 3, welcher eine Mehrzahl von Zylindern 2 aufweist, welche in einer Richtung ausgerichtet sind, zu welcher die Zylinder einander in 1 (nur ein Zylinder ist in 1 illustriert) überlappen, und einen Motorkörper 1, welcher einen Zylinderkopf 4 aufweist, welcher an der Oberseite des Zylinderblocks 3 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist der Motor vorzugsweise an einem Kraftfahrzeug zu montieren bzw. anzuordnen und ist in einem Motorraum (angeordnet außerhalb des Bereichs von 1) als eine Kraft- bzw. Leistungsquelle für ein Antreiben des Fahrzeugs angeordnet.
  • Ein Kolben 5 ist hin und hergehend in jeden Zylinder 2 des Motorkörpers 1 eingesetzt. Jeder der Kolben 5 ist mit einer Kurbelwelle 7 über eine Verbindungsstange 8 gekoppelt. Die Kurbelwelle 7 dreht sich um ihre zentrale Achse entsprechend der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben 5.
  • Ein Motordrehzahl- bzw. -geschwindigkeitssensor 30 für ein Detektieren einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 7 als eine Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit ist vorzugsweise an dem Zylinderblock 3 vorgesehen.
  • Eine Verbrennungskammer 6 ist oberhalb jedes Kolbens 5 ausgebildet. Eine Einlassöffnung 9 und eine Auslassöffnung 10 werden für jede Verbrennungskammer 6 geöffnet. Ein Einlassventil 11 für ein Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 9 und ein Auslassventil 12 für ein Öffnen und Schließen der Auslassöffnung 10 sind in dem Zylinderkopf 4 für jede Einlassöffnung 9 bzw. Auslassöffnung 10 vorgesehen. Im Zusammenhang mit der Umdrehung der Kurbelwelle 7 werden die Einlassventile 11 durch einen Ventilbetätigungsmechanismus 13 geöffnet und geschlossen und die Auslassventile 12 werden durch einen Ventilbetätigungsmechanismus 14 geöffnet und geschlossen, wobei die Ventilbetätigungsmechanismen 13 und 14 beispielsweise ein Paar von Nockenwellen (nicht illustriert) beinhalten, welche in dem Zylinderkopf 4 angeordnet sind.
  • Der Ventilbetätigungsmechanismus 13 für die Einlassventile 11 ist mit einem VVT 15 installiert. Der VVT 15 ist ein Mechanismus eines sogenannten variablen Ventilzeitpunkts und stellt variabel Betätigungszeitpunkte der Einlassventile 11 ein. Die Betriebs- bzw. Betätigungszeitpunkte der Einlassventile 11, beinhaltend einen tatsächlichen Schließzeitpunkt IVC_r, welcher ein Zeitpunkt ist, um tatsächlich das Einlassventil 11 zu schließen, werden durch einen Nockenwinkelsensor 38 detektiert bzw. festgestellt, welcher an dem VVT 15 vorgesehen ist.
  • Als der VVT 15 kann, obwohl verschiedene Formen von VVTs im Wesentlichen verwendet und bereits gut bekannt ist, beispielsweise ein hydraulischer variabler Mechanismus als der VVT 15 verwendet werden. Es ist festzuhalten, dass, obwohl dies nicht illustriert ist, der hydraulische variable Mechanismus eine angetriebene Welle, welche koaxial mit der Nockenwelle für das Einlassventil 11 angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Fluidkammern aufweist, welche zwischen der Nockenwelle und der Antriebswelle angeordnet sind, um sich in einer Umfangsrichtung der angetriebenen Welle auszurichten. Durch ein Erzeugen bzw. Generieren einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den Fluidkammern wird eine Phasendifferenz zwischen der Nockenwelle und der angetriebenen Welle erzeugt. Darüber hinaus werden durch ein variables Einstellen bzw. Festlegen der Phasendifferenz innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs die Betätigungszeitpunkte des Einlassventils 11 kontinuierlich verändert.
  • Es ist festzuhalten, dass als der VVT 15 ein variabler Mechanismus einer Art, welche den Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 durch ein Ändern eines Ventilhubs ändert, vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden kann. Alternativ können ein derartiger Mechanismus mit variablem Hub und der Mechanismus mit variabler Phase für eine Verwendung kombiniert werden.
  • In dem Zylinderkopf 4 des Motorkörpers 1 sind eine Zündkerze 16 und eine Einspritzeinrichtung 18 als ein Satz für jeden Zylinder 2 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt.
  • Die Einspritzeinrichtung 18 ist vorzugsweise angeordnet, um zu der Verbrennungskammer 6 von einer Einlassseite davon gerichtet zu sein, und spritzt den Kraftstoff (Benzin), welcher von einem Kraftstoffzufuhrrohr (angeordnet außerhalb des Bereichs von 1) zugeführt wird, von seinem Spitzenteil ein. Wenn der Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 18 zu der Verbrennungskammer 6 eingespritzt wird, mischt sich der eingespritzte Kraftstoff mit Luft und ein Mischgas bzw. Gasgemisch bei einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird im Inneren der Verbrennungskammer 6 erzeugt.
  • Die Zündkerze 16 ist angeordnet, um zu der Verbrennungskammer 6 von oben gerichtet zu sein, und gibt einen Funken von ihrem Spitzenteil gemäß einer Leistungszufuhr von einer Zündschaltung davon ab (angeordnet außerhalb des Bereichs von 1). Aufgrund des Funkens, welcher durch die Zündkerze 16 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt abgegeben wird, startet eine Verbrennung des Gasgemisches.
  • Die Zündkerze 16 ist im Inneren mit einem Ionenstromsensor 34 für ein Detektieren einer Flamme ausgebildet bzw. aufgebaut, welche durch die Verbrennung des Gasgemisches im Inneren der Verbrennungskammer 6 bewirkt wird. Wie dies in 2 gezeigt ist, legt der Ionenstromsensor 34 eine vorbestimmte Vorspannung (z. B. etwa 100 V) an eine Elektrode der Zündkerze 16 an und detektiert dadurch einen Ionenstrom, welcher erzeugt bzw. generiert wird, wenn die Flamme um die Elektrode erzeugt bzw. generiert wird. In dieser Ausführungsform wird das Auftreten der Vorzündung unter Verwendung des Ionenstromsensors 34 detektiert. Spezifisch detektiert ein eine Vorzündung detektierendes Modul einer ECU 40 (unten beschrieben) das Auftreten der Vorzündung unter Verwendung eines Detektionswerts des Ionenstromsensors 34.
  • Eine Vorzündung ist ein abnormales Verbrennungsphänomen bzw. Phänomen einer abnormalen Verbrennung, in welchem ein Gasgemisch sich vor einem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung in einem Fall selbst entzündet, wo beispielsweise eine Temperatur und ein Druck im Inneren der Verbrennungskammer 6 übermäßig ansteigen. Mit der Vorzündung beschleunigt sich die Verbrennung dramatisch gemäß der vorgerückten bzw. vorgestellten Selbstentzündung des Gasgemisches bzw. Mischgases. Daher steigt der Motorlärm stark an ebenso wie die Motorvibration, und es können beispielsweise die Kolben beschädigt werden. Somit führt, wie dies unten beschrieben ist, der Motor dieser Ausführungsform eine Regelung bzw. Steuerung zum Verhindern des Auftretens der Vorzündung durch, detektiert das Auftreten der Vorzündung durch ein Verwenden des Ionenstromsensors 34 und führt, wenn die Vorzündung detektiert wird, rasch eine Regelung bzw. Steuerung zum Stoppen bzw. Anhalten bzw. Unterbrechen der Vorzündung durch.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Detektieren der Vorzündung durch ein Verwenden des Ionenstromsensors 34 spezifisch basierend auf der Ansicht in 5 erläutert. In der Ansicht zeigt die Wellenform in einer durchgehenden Linie J0 eine Verteilung (Zeitänderung) einer Wärme- bzw. Hitzefreigaberate an, wenn das Gasgemisch normal aufgrund einer Funkenzündung IG verbrannt wird. Darüber hinaus zeigt eine Wellenform J1 links davon eine Verteilung einer Wärmefreigaberate an, wenn die Vorzündung auftritt.
  • Wie dies aus der Wellenform J0 klar ist, startet in dem Fall einer normalen Verbrennung, wenn die Funkenzündung durch die Zündkerze 16 durchgeführt wird, normalerweise die Verbrennung nach einer vorbestimmten verzögerten Zeitperiode von der Funkenzündung. Daher ist ein Zeitpunkt t0 (ein wesentlicher Verbrennungsstartzeitpunkt bzw. Startzeitpunkt einer wesentlichen Verbrennung), wo die Verbrennung bis zu dem Ausmaß vorschreitet, dass der Ionenstromsensor 34 die Flamme detektieren kann, von dem Zeitpunkt der Funkenzündung IG um einen vorbestimmten Kurbelwinkel verzögert. Es ist festzuhalten, dass in dem Beispiel, welches in 5 gezeigt ist, der Zeitpunkt der Funkenzündung IG eingestellt bzw. festgelegt ist, um geringfügig von einem oberen Totpunkt (nachfolgend einfach als der ”TDC” bezeichnet) an einem Kompressions- bzw. Verdichtungshub (dem oberen Totpunkt zwischen Verdichtungshub und Expansionshub) verzögert zu sein, und die Verbrennung im Wesentlichen nach dem Zeitpunkt t0 startet, welcher weiter von dem Funkenzündungszeitpunkt verzögert ist.
  • Andererseits startet, wie dies aus der Wellenform J1 mit der Vorzündung klar ist, wenn die Vorzündung auftritt, die Verbrennung früher als der normale Verbrennungsstartzeitpunkt t0 (in dem Beispiel, welches in 5 gezeigt ist, ein Zeitpunkt t1, welcher geringfügig früher als der Verdichtungs TDC ist), und die Verbrennung beschleunigt sich, demgemäß. Somit bestimmt in dieser Ausführungsform, wenn der Ionenstromsensor 34 die Flamme zu einem Zeitpunkt früher als den Startzeitpunkt t0 einer normalen Verbrennung um mehr als eine vorbestimmte Zeitperiode detektiert, das eine Vorzündung detektierende Modul 42, dass die Vorzündung stattfindet.
  • Es ist festzuhalten, dass für ein weiteres genaues Detektieren der Vorzündung die Zeitperiode bzw. -dauer für die Bestimmung vorzugsweise kürzer ist. Jedoch wird, selbst wenn die Zeitperiode für die Bestimmung übermäßig kurz ist, selbst für die normale Verbrennung bestimmt, die Vorzündung zu sein, wenn der Startzeitpunkt davon geringfügig verschoben ist, und eine Stabilität beim Regeln bzw. Steuern der Verbrennung fehlt. Darüber hinaus variiert ursprünglich zwischen einem Zeitpunkt unmittelbar vor der Funkenzündung IG und einem Zeitpunkt nach der Funkenzündung IG um eine vorbestimmte Zeitperiode (Zeitperiode Z in 5), die Spannung zwischen den Elektroden der Zündkerze 16 stark, da die Funkenzündung IG durchgeführt wird, und es ist daher unmöglich, den Ionenstrom während der Zeitperiode Z zu bestimmen bzw. zu detektieren. Somit wird unter Berücksichtigung der Stabilität in den obigen Regelungen bzw. Steuerungen und der Beschränkung an einem System in dieser Ausführungsform, wenn ein Zeitpunkt für den Ionenstromsensor 34, um die Flamme zu detektieren, zu einem Zeitpunkt vorgerückt bzw. vorgeschoben ist bzw. wird, welcher geringfügig früher als die Periode Z ist, wo die Spannung variiert (beispielsweise um den Zeitpunkt t1), für die Vorzündung bestimmt, dass sie stattfindet.
  • Darüber hinaus ist bzw. wird ein Vibrations- bzw. Schwingungssensor 33 für ein Detektieren einer Vibration bzw. Schwingung des Zylinderblocks 3, d. h. ein Klopfen (d. h. Klopfsensor) an dem Zylinderblock 3 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Spezifisch detektiert der Klopfsensor 33 einen maximalen Wert einer Vibrationsstärke oder eines Vibrationsniveaus des Zylinderblocks 3, und die ECU 40 (unten beschrieben) detektiert das Auftreten eines Klopfens mit bzw. bei einer Vibrationsstärke über einem vorbestimmten Wert.
  • Ein Klopfen ist ein Phänomen, in welchem, nachdem eine Verbrennung des Gasgemisches aufgrund der Funkenzündung beginnt (durch eine Flamme fortpflanzende bzw. fortschreitende Verbrennung), sich ein unverbrannter Anteil des Gasgemisches bzw. Mischgases (Endgases) selbst während eines Prozesses einer Flammenausbreitung bzw. -fortpflanzung entzündet. Auch kann in dem Fall, wo ein Klopfen bewirkt wird, der Motorlärm stark ansteigen und es können beispielsweise die Kolben beschädigt werden. Somit wird mit dem Motor dieser Ausführungsform das Auftreten eines Klopfens durch ein Verwenden des Vibrationssensors 33 detektiert. Spezifisch bestimmt, wenn die Vibrationsstärke oder ein Vibrationsniveau des Motorkörpers 1, welche(s) durch den Vibrationssensor 33 detektiert wird, ein vorbestimmtes Bezugs- bzw. Referenzniveau übersteigt, ein ein Klopfen bestimmendes Modul (nicht illustriert) der ECU 40, dass ein Klopfen bewirkt wird. Darüber hinaus wird, wenn das Klopfen detektiert wird, eine Regelung bzw. Steuerung für ein Vermeiden des Klopfens durchgeführt.
  • Es ist festzuhalten, dass zu der Zeit eines Klopfens, da der Erzeugungszeitpunkt der Flamme sich nicht von dem Fall einer normalen Verbrennung ändert, der Ionenstromsensor 34 nicht das Auftreten eines Klopfens detektieren kann. Demgegenüber steigt die Motorvibration auch zu der Zeit einer Vorzündung an. Daher kann die Vorzündung durch ein Verwenden des Vibrationssensors 33 detektiert werden. Daher kann unter Berücksichtigung beispielsweise einer Reduktion der Anzahl von Sensoren der Ionenstromsensor 34 weggelassen werden und die Vorzündung kann durch den Vibrationssensor 33 detektiert werden. In dieser Ausführungsform sind jedoch die zwei Sensoren 33 und 34 beide vorgesehen und der Ionenstromsensor 34 detektiert die Vorzündung.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform der Detektionswert des Vibrationssensors 33 auch beim Abschätzen einer Oktanzahl von Kraftstoff verwendet, welcher von den Einspritzeinrichtungen 18 einzuspritzen ist. Spezifisch schätzt ein eine Oktanzahl abschätzendes bzw. beurteilendes Modul 46 der ECU 40 (unten beschrieben) die Oktanzahl des Kraftstoffs durch ein Verwenden des Detektionswerts ab. Dieser Abschätzungs- bzw. Beurteilungswert der Oktanzahl wird in einer Regelung bzw. Steuerung eines Aufrechterhaltens eines Vorzündungs-Spielraums bzw. -Sicherheitsabstands verwendet.
  • Die Vibrationsstärke des Zylinderblocks 3 nimmt stärker ab, umso höher die Oktanzahl des zuzuführenden Kraftstoffs ist, wobei dies einer höheren Anti-Klopf-Fähigkeit entspricht. Daher beurteilt das eine Oktanzahl beurteilende Modul 46 die Oktanzahl als kleiner, wenn der maximale Wert der Vibrationsstärke bzw. -festigkeit des Zylinderblocks 3, welche durch den Vibrationssensor 33 detektiert wird, ansteigt. Spezifisch wird eine Karte der Oktanzahl für den maximalen Wert der Vibrationsstärke des Zylinderblocks 3 vorab beispielsweise durch ein Experimentieren erhalten und wird in einem Speichermodul 41 der ECU (später beschrieben) gespeichert, und das die Oktanzahl beurteilende Modul 46 beurteilt den Wert entsprechend dem maximalen Wert der Vibrationsstärke, welche durch den Vibrationssensor 33 detektiert wird, als eine gegenwärtige Oktanzahl.
  • Hier ändert sich der maximale Wert der Vibrationsstärke auch in einem Fall, wo sich ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers 1 (das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers 1 ändert sich beispielsweise aufgrund einer Änderung bei einer Herstellung und Adhäsion bzw. Anhaftung von Kohlenstoff beispielsweise auf den Einlassventilen) zusätzlich zu der Oktanzahl des Kraftstoffs ändert. Spezifisch beschleunigt sich die Verbrennung dramatisch, wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis ansteigt und eine Temperatur des Motors an dem Ende des Verdichtungshubs ansteigt, und demgemäß die Vibrationsstärke des Zylinderblocks 3 ansteigt. Jedoch werden in dieser Ausführungsform jegliche Änderungen in der Vibrationsstärke als Änderungen der Oktanzahl betrachtet bzw. erachtet. Dies dazu, um basierend auf der abgeschätzten bzw. beurteilten Oktanzahl eine Grenze bzw. einen Grenzwert eines effektiven Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnisses abzuschätzen, welche(r) ein maximaler Wert eines effektiven bzw. tatsächlichen Verdichtungsverhältnisses ist (ein wesentliches Verdichtungsverhältnis bestimmt basierend auf dem Schließzeitpunkt des Einlassventils), bei welchem die Vorzündung nicht auftritt, und basiert auf einem Grund, dass, da eine Korrelation zwischen der Oktanzahl für die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses und dem geometrischen Verdichtungsverhältnis in Übereinstimmung mit einer Korrelation zwischen der Oktanzahl für die Vibrationsstärke und dem geometrischen Verdichtungsverhältnis ist, selbst wenn irgendeine Änderung der Vibrationsstärke als die Änderung der Oktanzahl erachtet wird, die Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses geeignet abgeschätzt werden kann.
  • Spezifisch wird es, da eine Zündtemperatur von Kraftstoff ansteigt, wenn die Oktanzahl ansteigt, schwieriger für die Vorzündung aufzutreten und die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses steigt an. Darüber hinaus nimmt die Vibrationsstärke ab, wenn die Oktanzahl ansteigt. Andererseits wird es schwieriger für die Vorzündung aufzutreten, wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis abnimmt, und die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses steigt an. Weiters nimmt die Vibrationsstärke ab, wenn das geometrische Kompressionsverhältnis abnimmt. Daher wird in dieser Ausführungsform für die Änderung in dem maximalen Wert der Vibrationsstärke des Zylinderblocks 3 entsprechend der Änderung der Oktanzahl und der Änderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses erachtet, dass sie auf der Änderung der Oktanzahl insgesamt beruht bzw. dadurch bewirkt wird.
  • Es ist festzuhalten, dass ein Sensor für einen internen Zylinderdruck für ein Detektieren eines Drucks im Inneren des Zylinders vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden kann und das geometrische Verdichtungsverhältnis durch ein Verwenden des Sensors für den internen Zylinderdruck bzw. Zylinderinnendruck detektiert werden kann. Dadurch können die Oktanzahl des Kraftstoffs und das geometrische Verdichtungsverhältnis durch ein Ausschließen eines Einflusses des geometrischen Verdichtungsverhältnisses von dem Detektionswert des Vibrationssensors 33 abgeschätzt bzw. bestimmt bzw. beurteilt werden.
  • Wiederum unter Bezugnahme auf 1 wird die gesamte Konfiguration des Motors erklärt. Eine Wasserummantelung, wo ein Kühlmittel darin (nicht illustriert) fließt bzw. strömt, ist vorzugsweise im Inneren des Zylinderblocks 3 und des Zylinderkopfs 4 des Motorkörpers 1 vorgesehen. Ein Motorkühlmittel-Temperatursensor 31 für ein Detektieren einer Temperatur eines Kühlmittels im Inneren der Wasserummantelung ist an dem Zylinderblock 3 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt.
  • Ein Einlass- bzw. Aufnahmedurchtritt 20 und ein Auslassdurchtritt 21 sind mit den Einlassöffnungen bzw. -ports 9 und den Auslassöffnungen bzw. -ports 10 des Motorkörpers 1 jeweils verbunden. Luft für eine Verbrennung (Frischluft) wird zu den Verbrennungskammern 6 durch den Einlassdurchtritt 20 zugeführt und das verbrannte Gas (Abgas), welches in den Verbrennungskammern 6 erzeugt wird, wird nach außen durch den Auslassdurchtritt 21 ausgebracht bzw. ausgetragen.
  • Innerhalb des Einlassdurchtritts 20 sind ein Drosselventil 22 für ein Einstellen einer Fluss- bzw. Strömungsrate der Einlassluft, um in den Motorkörper 1 zu strömen, ein Luftstromsensor 32 für ein Detektieren der Strömungsrate der Einlassluft und ein Einlassluft-Temperatursensor 36 für ein Detektieren einer Temperatur der Einlassluft vorgesehen.
  • Das Drosselventil 22 ist vorzugsweise als ein elektronisch geregeltes bzw. gesteuertes Drosselventil konfiguriert und wird elektrisch gemäß einer Öffnung eines Gas- bzw. Beschleunigungspedals (angeordnet außerhalb des Bereichs von 1) geöffnet und geschlossen, welches dadurch betätigt wird, dass es durch einen Fahrer niedergetreten wird. D. h., ein Beschleunigungspedal-Positionssensor 35 (siehe 3) ist an dem Beschleunigungspedal vorgesehen, und eine elektrische Betätigungseinrichtung (angeordnet außerhalb des Bereichs von 1) öffnet und schließt das Drosselventil 22 entsprechend der Öffnung des Beschleunigungspedals, welche durch den Beschleunigungspedal-Positionssensor 35 (Beschleunigungspedalposition) detektiert bzw. festgestellt wird.
  • Ein Katalysator-Konverter 23 für eine Abgasreinigung ist innerhalb des Auslassdurchtritts 21 vorgesehen. Der Katalysator-Konverter 23 ist beispielsweise mit einem Drei-Wege-Katalysator aufgebaut, und gefährliche Komponenten, welche in dem Abgas enthalten sind, welches durch den Auslassdurchtritt 21 hindurchtritt, werden durch die Funktion des Drei-Wege-Katalysators gereinigt.
  • Darüber hinaus ist ein Außenluft-Drucksensor 37 (siehe 3) für ein Detektieren eines externen Luftdrucks, welcher ein Druck der Außenluft (Atmosphärendruck) ist, auch vorzugsweise in einer vorbestimmten Position des Fahrzeugs vorgesehen.
  • (2) Regel- bzw. Steuersystem
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Regel- bzw. Steuersystem des Motors zeigt. Die ECU 40 (Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. Controller), welche in 3 gezeigt ist, dient als eine Regel- bzw. Steuereinheit für ein gesamtes bzw. gemeinsames Regeln bzw. Steuern jeder Komponente des Motors, und ist beispielsweise mit einer gut bekannten CPU, einem ROM und RAM konfiguriert.
  • Der ECU 40 werden die Detektionssignale von den verschiedenen Sensoren eingegeben. D. h., die ECU 40 ist elektrisch mit dem Motorgeschwindigkeits- bzw. -drehzahlsensor 30, dem Motorkühlmittel-Temperatursensor 31, dem Luftstromsensor 32, dem Vibrationssensor 33, dem Ionenstromsensor 34, dem Beschleunigungspedal-Positionssensor 35, dem Einlassluft-Temperatursensor 36, dem Außenluft-Drucksensor 37 und dem Nockenwinkelsensor 38 verbunden. Darüber hinaus wird als die Detektionswerte von den Sensoren 30 bis 38 Information, wie beispielsweise die Motordrehzahl Ne, die Kühlmitteltemperatur Tw, die Einlassluftmenge Qa, die Vibrationsstärke Va, der Ionenstromwert 10, die Beschleunigungspedalposition AC, die Einlasslufttemperatur Ti, der Außenluftdruck Pa und der tatsächliche Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 (IVC_r) sequentiell bzw. aufeinanderfolgend der ECU 40 eingegeben.
  • Die ECU 40 ist darüber hinaus elektrisch mit dem VVT 15, den Zündkerzen 16, den Einspritzeinrichtungen 18 und dem Drosselventil 22 verbunden und gibt Regel- bzw. Steuersignale für eine Betätigung an diese Komponenten aus.
  • Die weitere spezifische Funktion der ECU 40 wird wie folgt erklärt. Die ECU 40 weist als seine hauptsächlichen funktionellen Elemente das Speichermodul 41, das eine Vorzündung bestimmende Modul 42, ein Zündungs-Regel- bzw. -Steuermodul 43, ein Einspritzungs-Regel bzw. -Steuermodul 44, ein Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 (ein ein Verdichtungsverhältnis änderndes Modul), das die Oktanzahl abschätzende Modul 46, ein einen Grenzwert bzw. eine Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses bestimmendes Modul 47, ein ein effektives Verdichtungsverhältnis berechnendes Modul 48 und ein einen Vorzündungs-Spielraum berechnendes Modul 49 auf.
  • Das Speichermodul 41 speichert verschiedene Arten von Daten und Programmen, welche beim Regeln bzw. Steuern des Motors erforderlich sind.
  • Das Speichermodul 41 speichert einen Bereich eines bestimmten Motorfahrbereichs R, welcher in 4 gezeigt ist. Der bestimmte Motorfahr- bzw. -antriebsbereich R ist ein Motorfahrbereich, wo die Vorzündung auftreten kann, und ist auf nahe einer Linie einer maximalen Motorlast WOT (d. h. hohe Motorlast) und auf einer Seite eingestellt bzw. festgelegt, wo die Motorgeschwindigkeit bzw. drehzahl relativ niedrig ist.
  • D. h., da die Vorzündung, wie oben beschrieben, ein Phänomen ist, in welchem sich das Gasgemisch vor dem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund der Funkenzündung selbst entzündet, tritt die Vorzündung am leichtesten innerhalb eines Motorfahrbereichs auf, wo die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch ist, in welchem die Luft im Inneren der Verbrennungskammer 6 in der Temperatur und dem Druck ansteigt und eine Hitze bzw. Wärme aufnehmende Zeitperiode des Kraftstoffs (die tatsächliche Zeitlänge bzw. -dauer, während welcher der Kraftstoff einer Umgebung mit hoher Temperatur und hohem Druck ausgesetzt ist) lang wird. Daher ist, wie dies in 4 gezeigt ist, der Motorfahrbereich, wo die Motordrehzahl Ne vergleichsweise niedrig ist und die Motorlast Ce hoch ist, als der bestimmte Motorfahrbereich R festgelegt, wo die Vorzündung möglicherweise auftreten kann.
  • Es ist festzuhalten, dass, wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet, eine Temperatur einer Wand der Verbrennungskammer 6 dadurch niedrig ist, weshalb es für die Vorzündung schwierig ist, selbst innerhalb des Motorfahrbereichs aufzutreten, wo die Motordrehzahl und die Last hoch sind. Daher wird eine Karte, in welcher der bestimmte Motorfahrbereich R wie oben eingestellt bzw. festgelegt ist (Bereichsbestimmungskarte), nur verwendet, wenn sich der Motor in einem aufgewärmten Zustand befindet (die Kühlmitteltemperatur des Motors hoch ist).
  • Die Karte der Oktanzahl für den maximalen Wert der Vibrationsstärke des Zylinderblocks 3 ist in dem Speichermodul 41 gespeichert.
  • Darüber hinaus ist ein Referenz- bzw. Bezugswert der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses, welcher der maximale Wert des effektiven Verdichtungsverhältnisses ist, bei welchem die Vorzündung nicht auftritt (Referenz- bzw. Bezugsgrenzwert des effektiven Verdichtungsverhältnisses) in dem Speichermodul 41 gespeichert. Der Bezugsgrenzwert des effektiven Verdichtungsverhältnisses wird entweder durch ein Experiment oder eine Berechnung gemäß der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce erhalten, und das Speichermodul 41 speichert den Bezugsgrenzwert des effektiven Verdichtungsverhältnisses in bezug auf die Motordrehzahl Ne und die Motorlast Ce in der Form einer Karte.
  • Der Bezugsgrenzwert bzw. die Referenzgrenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses ist ein Wert, unter welchem Fahrbedingungen, welche davon ausgeschlossen sind, mit Betätigungs- bzw. Betriebseingabebedingungen gemäß der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce durch die Betätigung durch den Fahrer bestimmt werden, und wenn Umgebungsbedingungen, welche sich unabhängig von der Betätigung durch den Fahrer ändern, vorbestimmte Referenz- bzw. Bezugsbedingungen sind. D. h., obwohl sich die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses basierend auf den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen, wie beispielsweise der Oktanzahl des Kraftstoffs, neben der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce ändert, ist der Bezugsgrenzwert des effektiven Verdichtungsverhältnisses der Wert unter den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise mit einer vorbestimmten Oktanzahl.
  • Darüber hinaus speichert das Speichermodul 41 in der Form einer Karte das effektive Verdichtungsverhältnis für den Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11. Das effektive Verdichtungsverhältnis wird entweder durch ein Experiment oder eine Berechnung erhalten.
  • Das das effektive Verdichtungsverhältnis berechnende Modul 48 berechnet ein gegenwärtiges effektives Verdichtungsverhältnis CR des Motorkörpers 1. Das das effektive Verdichtungsverhältnis berechnende Modul 48 extrahiert bzw. entnimmt den Wert entsprechend dem gegenwärtigen tatsächlichen Schließzeitpunkt IVC_r des Einlassventils 11 von der Karte des effektiven Verdichtungsverhältnisses, welche in dem Speichermodul 41 gespeichert ist, und bestimmt, dass der entnommene Wert das gegenwärtige effektive Verdichtungsverhältnis CR ist.
  • Das die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzende Modul 47 schätzt einen Grenzwert des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max unter gegenwärtigen Fahrbedingungen ab. Wie dies oben beschrieben ist, ändert sich die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses gemäß den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der Oktanzahl des Kraftstoffs, zusätzlich zu den Betriebseingabebedingungen, wie beispielsweise der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce. Daher entnimmt das die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzende bzw. beurteilende Modul 47 den Bezugswert der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses gemäß der gegenwärtigen Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce von der Karte des Bezugsgrenzwerts des effektiven Verdichtungsverhältnisses, welche in dem Speichermodul 41 gespeichert ist, korrigiert den entnommenen Wert gemäß den gegenwärtigen Umgebungsbedingungen und bestimmt, dass der Wert nach der Korrektur die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max ist.
  • Die Oktanzahl des Kraftstoffs, das geometrische Verdichtungsverhältnis, die Einlasslufttemperatur, die Motorkühlmitteltemperatur und der externe Luftdruck sind hauptsächlich bekannt, dass sie die Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen sind, welche die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses beeinflussen. D. h., wenn die Oktanzahl des Kraftstoffs abnimmt und das geometrische Verdichtungsverhältnis zunimmt, wie dies oben beschrieben ist, tritt die Vorzündung leicht auf und die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses nimmt ab. Darüber hinaus steigen, wenn eine(r) der Einlasslufttemperatur, der Motorkühlmitteltemperatur und des externen Luftdrucks oder des Einlassluftdrucks (interner Zylinderdruck, wenn der Verdichtungshub startet) ansteigt, die Temperatur und der Druck im Inneren des Zylinders an dem Ende des Verdichtungshubs an, und daher tritt die Vorzündung leicht auf und die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses nimmt ab.
  • Somit korrigiert unter Verwenden der Oktanzahl des Kraftstoffs, des geometrischen Verdichtungsverhältnisses, der Einlasslufttemperatur, der Motorkühlmitteltemperatur und des externen Luftdrucks das die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzende Modul 47 den Bezugsgrenzwert bzw. das Referenzlimit des effektiven Verdichtungsverhältnisses, welcher(s) gemäß der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce erhalten wird. Spezifisch speichert das Speichermodul 41 Korrekturgrößen bzw. -ausmaße für die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses jeweilig gemäß der Oktanzahl des Kraftstoffs, der Einlasslufttemperatur, der Kühlmitteltemperatur und des externen Luftdrucks im Vorhinein. Das die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzende Modul 47 entnimmt jede Korrekturgröße entsprechend jedem der Werte der Oktanzahl, welche durch das die Oktanzahl abschätzende Modul 46 abgeschätzt bzw. beurteilt wird, der Einlasslufttemperatur, der Kühlmitteltemperatur und des externen Luftdrucks, und das die Grenze der effektiven Verdichtung abschätzende Modul 47 korrigiert den Bezugsgrenzwert bzw. die Referenzgrenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses durch ein Verwenden der Korrekturgrößen, um die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max abzuschätzen bzw. zu beurteilen.
  • Hier ist, wie oben beschrieben, die Oktanzahl, welche durch das die Oktanzahl abschätzende Modul 46 abgeschätzt wird, ein Wert, welcher durch ein Kombinieren des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und der Oktanzahl des Kraftstoffs und ein Umwandeln des Resultats in die Oktanzahl berechnet wird. Daher zeigt die Korrektur basierend auf der abgeschätzten Oktanzahl die Korrektur durch die Oktanzahl des Kraftstoffs und das geometrische Verdichtungsverhältnis an.
  • Das den Vorzündungsspielraum berechnende Modul 49 berechnet unter den gegenwärtigen Fahrbedingungen einen Spielraum des effektiven Verdichtungsverhältnisses, bevor die Vorzündung auftritt, welcher ein Spielraum in bezug auf die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses ist. Spezifisch berechnet das den Vorzündungsspielraum berechende Modul 49 einen Wert, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max erhalten wird, als einen Spielraum CR_mrg (CR_mrg = CR_max – CR).
  • Das die Vorzündung bestimmende Modul 42 bestimmt, ob die Vorzündung stattfindet, basierend auf dem Detektionswert des Ionenstromsensors 34. Spezifisch spezifiziert, wenn sich der Fahrzustand des Motors in dem bestimmten bzw. besonderen Motorfahrbereich R befindet, das die Vorzündung bestimmende Modul 42 den Zeitpunkt einer Flammenerzeugung (im Wesentlichen Zeitpunkt eines Verbrennungsstarts) basierend auf dem Detektionswert des Ionenstromsensors 34, und durch ein Vergleichen des Zeitpunkts der Flammenerzeugung mit dem normalen Verbrennungsstartzeitpunkt bestimmt es, ob die Vorzündung aufgetreten ist. Es ist festzuhalten, dass Information betreffend den normalen Verbrennungsstartzeitpunkt vorab beispielsweise entweder durch ein Experiment oder eine Berechnung erhalten wird und in dem Speichermodul 41 gespeichert ist bzw. wird.
  • Das Zündungs-Regel- bzw. -Steuermodul 43 regelt bzw. steuert beispielsweise einen Zeitpunkt (Zündzeitpunkt), bei welchem die Zündkerze 16 die Funkenzündung durchführt, durch ein Ausgeben des Leistungszufuhrsignals zu der Zündschaltung der Zündkerze 16 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, welcher vorab gemäß dem Fahrzustand des Motors bestimmt wird.
  • Beispielsweise wird innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R, wo die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch ist, wie dies in 5 gezeigt ist, die Zündkerze 16 derart geregelt bzw. gesteuert, dass der Zeitpunkt (Zündzeitpunkt), bei welchem die Funkenzündung (IG) durchgeführt wird, auf einen Zeitpunkt geringfügig verzögert von dem Verdichtungs TDC eingestellt bzw. festgelegt ist. Der Zweck eines Verzögerns des Zündzeitpunkts gegenüber dem Verdichtungs TDC innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R, wo die Vorzündung leicht, wie oben, auftritt, ist es, ein Klopfen innerhalb des Bereichs R zu verhindern, da, wie dies überflüssig zu erwähnen ist, ein Klopfen auch leicht innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R auftritt, wo die Vorzündung leicht auftritt.
  • Darüber hinaus verzögert, wenn das ein Klopfen bestimmende Modul (nicht illustriert) der ECU 40 ein Klopfen basierend auf dem Detektionswert des Vibrationssenors 33 detektiert, das Zündungs-Regel- bzw. -Steuermodul 43 den Zündzeitpunkt, um das Klopfen zu vermeiden.
  • Das Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuermodul 44 regelt bzw. steuert eine Einspritzmenge und einen Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 18 zu der Verbrennungskammer 6 einzuspritzen ist. Darüber hinaus berechnet spezifisch das Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuermodul 44 eine Ziel-Einspritzmenge und einen Ziel-Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs basierend auf der Information von beispielsweise der Motordrehzahl Ne, welche von dem Motordrehzahlsensor 30 eingegeben wird, und der Einlassluftmenge Qa, welche von dem Luftstromsensor 32 eingegeben wird, und regelt bzw. steuert einen Öffnungsstartzeitpunkt und eine geöffnete Periode der Einspritzeinrichtung 18 basierend auf dem Berechnungsresultat.
  • Insbesondere spritzt innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs R, wo die Vorzündung leicht auftritt, das Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuermodul 44 einen Teil des Kraftstoffs, welcher von der Einspritzeinrichtung 18 eingespritzt werden sollte, (den Kraftstoff, welcher von der Einspritzeinrichtung 18 in einem Verbrennungszyklus eingespritzt werden sollte) zu einem Einspritzzeitpunkt einer späten Stufe ein, welcher auf während des Verdichtungshubs eingestellt ist (Einspritzung einer späten Stufe), und spritzt den Rest des Kraftstoffs zu einem Einspritzzeitpunkt einer frühen Stufe ein (Einspritzung einer frühen Stufe), welcher eingestellt ist, um von dem Einspritzzeitpunkt der späten Stufe vorgerückt bzw. vorgeschoben zu sein, um das Auftreten der Vorzündung vorab (d. h. unabhängig von der Vorzündung) zu unterdrücken. In dieser Ausführungsform ist bzw. wird der Einspritzzeitpunkt der späten Stufe während des Verdichtungshubs nach der zwischenliegenden Stufe davon eingestellt bzw. festgelegt (siehe 8B).
  • Es ist festzuhalten, dass, selbst wenn eine derartige Einspritzung während des Verdichtungshubs, in welcher der Kraftstoff teilweise in dem Verdichtungshub eingespritzt wird, durchgeführt wird, die Vorzündung innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R auftreten kann. In einem derartigen Fall erhöht, wie unten beschrieben, das Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuermodul 44 die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzeinrichtung 18, um vorübergehend ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Inneren des Zylinders (Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches, welches im Inneren der Verbrennungskammer 6 gebildet wird) anzureichern, und dadurch das Auftreten der Vorzündung zu unterdrücken.
  • Das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 stellt variabel das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors durch ein Antreiben des VVT 15 ein, um den Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 zu ändern. D. h., der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 wird im Regelfall nahe einem unteren Totpunkt (kann nachfolgend einfach als der ”BDC” bezeichnet werden) an dem Einlasshub eingestellt bzw. festgelegt (Zeitpunkt, welcher geringfügig nach dem Einlass BDC ist), und dadurch wird die Luft, welche in die Verbrennungskammer 6 einmal angesaugt wird, nicht zurück zu der Einlassöffnung 9 geblasen, und das effektive Verdichtungsverhältnis, welches das wesentliche Verdichtungsverhältnis des Motors ist, wird auf einem Wert beibehalten, welcher ungefähr mit dem geometrischen Verdichtungsverhältnis übereinstimmt. Andererseits nimmt in einem Fall, wo der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 beträchtlich verzögert von dem Einlass BDC eingestellt ist, das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors ab, und dadurch kann ein Rückblasen der Einlassluft auftreten. Das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 stellt variabel das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors durch ein Antreiben des VVT 15 ein, um ein Verzögerungsausmaß des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 zu ändern. Hier verringert, obwohl das effektive Verdichtungsverhältnis auch in einem Fall abnimmt, wo der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 eingestellt ist bzw. wird, um mehr als dem Einlass BDC vorzueilen, in dieser Ausführungsform das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 das effektive Verdichtungsverhältnis durch ein Erhöhen der Verzögerungsmenge bzw. des Verzögerungsausmaßes des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11.
  • Das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 ändert das effektive Verdichtungsverhältnis durch ein Antreiben des VVT 15, so dass der Spielraum CR_mrg, welcher durch das den Vorzündungsspielraum berechnende Modul 49 berechnet wird, oben ein minimaler Spielraum CR_mrg0 wird, welcher vorab innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R eingestellt bzw. festgelegt wird. Spezifisch verzögert, wenn der Spielraum CR_mrg unter dem minimalen Spielraum CR_mrg0 innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R ist bzw. liegt, das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 den Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11, bis der Spielraum CR_mrg den minimalen Spielraum CR_mrg0 überschreitet. Im Detail wird während eines regulären bzw. den Regeln entsprechenden Fahrens der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 geregelt bzw. gesteuert, um ein grundlegender Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0 zu sein, welcher vorab gemäß der Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit Ne und der Motorlast Ce eingestellt bzw. festgelegt wird und das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 verzögert den Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 ausgehend von dem grundlegenden Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0. Es ist festzuhalten, dass in dem Speichermodul 41 eine Karte des grundlegenden bzw. Basis-Einlassventil-Schließzeitpunkts IVC0 in bezug auf die Motordrehzahl Ne und die Motorlast Ce gespeichert ist.
  • Somit wird mit dem Motor gemäß dieser Ausführungsform das effektive Verdichtungsverhältnis CR geregelt bzw. gesteuert, um niedriger als die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max um den Spielraum CR_mrg zu sein, so dass die Vorzündung sicher vermieden wird.
  • Das effektive Verdichtungsverhältnis CR weist den Spielraum wie oben auf, so dass, selbst wenn ein Fehler in der Abschätzung bzw. Beurteilung der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max auftritt, die Vorzündung aufgrund des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR, welches die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max überschreitet, sicher vermieden wird. Spezifisch ändert, obwohl, wie oben beschrieben, die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max sich gemäß der Motordrehzahl Ne, der Oktanzahl, dem geometrischen Verdichtungsverhältnis, der Einlasslufttemperatur, der Motorkühlmitteltemperatur und dem externen Luftdruck ändert, sie sich auch leicht gemäß, verschieden von dem Obigen, einem Zerstäubungszustand und einer Strömungssituation des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders, welche eine Möglichkeit einer Änderung in jedem Zyklus aufweisen, und es kann ein Fehler in der Abschätzung der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max auftreten. Darüber hinaus kann ein Fehler auch bei der Abschätzung der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max aufgrund von Detektionsfehlern durch den Vibrationssensor 33, den Einlasslufttemperatursensor 36, den Motorkühlmittel-Temperatursensor 31, den Drucksensor 37 der Außenluft und den Motordrehzahlsensor 30 auftreten. Daher wird das gegenwärtige effektive Verdichtungsverhältnis CR verringert, um unter der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max um den minimalen Spielraum zu liegen, um sicher die Vorzündung zu vermeiden, selbst wenn der Beurteilungs- bzw. Abschätzungsfehler auftritt.
  • Dadurch wird in dieser Ausführungsform der minimale Spielraum CR_mrg0 auf einen Wert eingestellt, welcher im Wesentlichen derselbe wie ein maximaler Wert einer Größe bzw. eines Ausmaßes eines Fehlers beim Abschätzen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max ist. Hier wird der Abschätzungsfehler beispielsweise durch den Detektionsfehler des Sensors bewirkt, welcher kaum einen Zusammenhang mit den Fahrbedingungen aufweist. Daher ist der maximale Wert des Abschätzungsfehlers im Wesentlichen konstant unabhängig von den Fahrbedingungen, und in dieser Ausführungsform wird der minimale Spielraum CR_mrg0 auf einen im Wesentlichen konstanten Wert unabhängig von den Fahrbedingungen bzw. -zuständen (Betätigungseingabebedingungen und Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen) eingestellt. Der minimale Spielraum ist bzw. wird festgelegt, um beispielsweise innerhalb von etwa 0,5 bis etwa 1,0, beispielsweise bei etwa 0,7 zu liegen. Es ist festzuhalten, dass sich der Detektionsfehler gemäß den Betriebseingabebedingungen, beinhaltend die Motordrehzahl Ne und die Motorlast Ce ändert, und alternativ, wenn sich beispielsweise die Zerstäubungssituation des Kraftstoffs gemäß den Betriebseingabebedingungen ändert, der minimale Spielraum CR_mrg0 gemäß den Betriebseingabebedingungen geändert werden kann.
  • Darüber hinaus verringert, wenn die Vorzündung detektiert bzw. festgestellt wird, das Verdichtungsverhältnis-Regel- bzw. -Steuermodul 45 das effektive Verdichtungsverhältnis durch ein Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11, um das Auftreten der Vorzündung zu unterdrücken.
  • Es ist festzuhalten, dass der Ausdruck ”der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11” in der obigen Beschreibung einen Schließzeitpunkt in einem Fall bezeichnet, wo ein Bereich bzw. eine Fläche einer Anhebekurve des Einlassventils 11 verschieden von Rampenteilen davon (Rampenbereiche, wo das Anheben sanft ansteigt/abnimmt) als die Öffnungsperiode des Ventils definiert wird, und er bezeichnet nicht einen Zeitpunkt, wenn das Anheben des Einlassventils 11 vollständig Null wird.
  • (3) Regel- bzw. Steuervorgang für ein Vermeiden einer Vorzündung
  • Als nächstes wird der Regel- bzw. Steuervorgang bzw. -betrieb, welcher durch die ECU 40 durchgeführt wird, welche wie oben konfiguriert ist, erklärt. In dieser Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, die einen Vorzündungsspielraum aufrecht erhaltende Regelung bzw. Steuerung eines Erlaubens, dass das gegenwärtige effektive Verdichtungsverhältnis CR einen Spielraum bzw. Überschuss relativ zu der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max aufweist, innerhalb des besonderen bzw. bestimmten Motorfahrbereichs R durchgeführt, um sicher die Vorzündung zu vermeiden, und es wird, wenn die Vorzündung innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R detektiert wird, die Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung eines Verhinderns eines kontinuierlichen bzw. andauernden Auftretens der Vorzündung danach durchgeführt. Nachfolgend wird die eine Vorzündung vermeidende Regelung bzw. Steuerung, welche mit der einen Vorzündungsspielraum aufrecht erhaltenden Regelung bzw. Steuerung und der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgebildet bzw. dadurch aufgebaut ist, hauptsächlich erklärt.
  • 6 und 7 sind Flussdiagramme für ein Erklären des Regel- bzw. Steuervorgangs. Wenn ein erstes Bearbeiten, welches in dem Flussdiagramm in 6 gezeigt ist, startet, wird eine Regelung bzw. Steuerung eines Lesens bzw. Auslesens von verschiedenen Arten von Sensorwerten ausgeführt (Schritt S1). Spezifisch werden die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl Ne, die Kühlmitteltemperatur Tw, die Einlassluftmenge Qa, die Vibrationsstärke Va, der Ionenstromwert Io, die Beschleunigungspedalposition AC, die Einlasslufttemperatur Ti und der externe Luftdruck Pa von dem Motordrehzahlsensor 30, dem Motorkühlmittel-Temperatursensor 31, dem Luftstromsensor 32, dem Vibrationssensor 33, dem Ionenstromsensor 34, dem Beschleunigungspedal-Positionssensor 35, dem Einlassluft-Temperatursensor 36 und dem Drucksensor 37 der Außenluft jeweils gelesen und sie werden in die ECU 40 eingegeben.
  • Als nächstes wird basierend darauf, ob die Kühlmitteltemperatur Tw, welche bei Schritt S1 gelesen wird, ein vorbestimmter Schwellwert ist (z. B. 80°C), bestimmt, ob sich der Motor in dem aufgewärmten Zustand befindet (Schritt S2).
  • Darüber hinaus wird, wenn für den Motor bestätigt wird, dass er sich in dem aufgewärmten Zustand befindet (die Bestimmung bei Schritt S2: JA), bestimmt, ob sich ein gegenwärtiger Fahr- bzw. Betriebspunkt des Motors (ein Punkt auf einer Bereichsbestimmungskarte, welche von der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce spezifiziert bzw. bestimmt ist) innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R befindet, welcher in 4 gezeigt ist (Schritt S3). Spezifisch wird bestimmt, ob die Motordrehzahl Ne, welche bei Schritt S1 ausgelesen wird, und die Motorlast Ce, welche basierend auf der Einlassluftmenge Qa (oder der Beschleunigungspedalposition AC) berechnet wird, innerhalb des bestimmten Motorfahr- bzw. -betriebsbereichs R in 4 enthalten sind.
  • Wenn für die Motordrehzahl Ne und die Motorlast Ce bestätigt wird, dass sie sich außerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R befinden (die Bestimmung bei Schritt S3: NEIN), da die Vorzündung darin nicht auftritt, sind später beschriebene Regel- bzw. Steuerschritte S7 und S27 (Vorzündungs-Stopp- bzw. -Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung und Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung) nicht länger notwendig, und ein reguläres bzw. regelkonformes Fahren wird beibehalten (Schritt S6). D. h., es werden beispielsweise die Einspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs und der Betätigungszeitpunkt des Einlassventils 11 in Übereinstimmung mit Zielwerten für reguläre Fälle geregelt bzw. gesteuert, welche vorab gemäß dem Fahrzustand bestimmt werden.
  • Wenn für die Motordrehzahl Ne und die Motorlast Ce bestätigt wird, dass sie sich innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R befinden (die Bestimmung bei Schritt S3: JA), wird die Regelung bzw. Steuerung eines Einspritzens des Teils des Kraftstoffs, welcher von der Einspritzeinrichtung 18 an dem Verdichtungshub einzuspritzen ist, ausgeführt (Schritt S4). D. h., wie dies in 8 gezeigt ist, der Kraftstoff wird vollständig an dem Einlasshub innerhalb der meisten der Motorfahrbereiche mit Ausnahme des bestimmten Motorfahrbereichs R eingespritzt (siehe das Teil ”F” in 8A), während durch ein Verzögern des Einspritzzeitpunkts des Teils des Kraftstoffs, welcher zu dem Verdichtungshub nach der zwischenliegenden Stufe davon einzuspritzen ist, der Kraftstoff eingespritzt wird, während er zu dem Einlasshub und dem Verdichtungshub unterteilt wird (siehe die Teile ”F1” und ”F2” in 8B).
  • Eine derartige Verdichtungshubeinspritzung (unterteilte Einspritzungen) des Teils des Kraftstoffs wird durchgeführt, um das Auftreten einer Vorzündung vorab bzw. im Voraus zu verhindern. Wie dies oben beschrieben ist, tritt innerhalb des bestimmten Motorfahr- bzw. -betriebsbereichs R, wo die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch ist, die Temperatur und der Druck im Inneren des Zylinders leicht ansteigen und die tatsächliche Zeitdauer (Wärmeaufnahmeperiode), in welcher der Kraftstoff einer derartigen Umgebung ausgesetzt ist, lang ist, die Vorzündung sehr leicht innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R auf. Somit wird innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R durch ein Ausführen der Regelung bzw. Steuerung eines Einspritzens des Teils des Kraftstoffs, dass er von der Einspritzeinrichtung 18 an dem Verdichtungshub nach der zwischenliegenden Stufe davon eingespritzt wird, ein Verringern der Temperatur an dem Ende des Verdichtungshubs (Temperatur im Inneren des Zylinders nahe dem Verdichtungs TDC) mit einer latenten Hitze bzw. Wärme einer Verdampfung bzw. Zerstäubung des Kraftstoffs, und ein Verkürzen der Wärmeaufnahmeperiode des Kraftstoffs, die Möglichkeit, dass die Vorzündung auftritt, vorab verringert.
  • Darüber hinaus wird innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R, gemeinsam mit den obigen unterteilten Einspritzungen des Kraftstoffs, die Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Zeitpunkts einer Funkenzündung (Zündungszeitpunkt) durch die Zündkerze 16 auf nach dem Verdichtungs TDC ausgeführt (Schritt S4). Durch ein Einstellen des verzögerten Zündungszeitpunkts startet die Verbrennung von der verzögernden Seite des Verdichtungs TDC (d. h. in einem Zustand, in welchem die interne Zylindertemperatur bzw. Temperatur im Inneren des Zylinders und der Druck im Inneren des Zylinders weiter verringert sind bzw. werden), weshalb es in dem nachfolgenden Verbrennungsprozess für das unverbrannte Mischgas (Endgas) schwierig wird, sich selbst zu entzünden, und ein Klopfen unterdrückt wird.
  • Nach einem Durchführen des Bearbeitens bei Schritt S4 (die unterteilten Einspritzungen des Kraftstoffs und das Verzögern der Zündung) wird bestimmt, ob das Auftreten der Vorzündung andauert, basierend auf dem Ionenstromwert Io, welcher bei Schritt S1 gelesen wird (Schritt S5). Spezifisch wird der Erzeugungszeitpunkt der Flamme von dem Ionenstromwert Io spezifiziert, und in einem Fall, wo der Zeitpunkt weiter als der normale Verbrennungsstartzeitpunkt, welcher in dem Speichermodul 41 gespeichert ist, über eine vorbestimmte Zeitdauer hinaus vorgeschoben bzw. vorgestellt ist bzw. wird (z. B. in einem Fall, in welchem er auf etwa den Zeitpunkt t1 in 5 vorgerückt ist), wird bestimmt, dass die Vorzündung aufgetreten ist.
  • Wenn das Auftreten einer Vorzündung nicht detektiert wird (die Bestimmung bei Schritt S5: NEIN), wird die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max abgeschätzt (Schritt S21). Spezifisch wird die Bezugsgrenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Ce von der Karte der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses entnommen, und die Korrekturgrößen bzw. -ausmaße entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw, der Einlasslufttemperatur Ti, des externen Luftdrucks Pa werden von den entsprechenden Korrekturkarten jeweils entnommen, und die Referenz- bzw. Bezugsgrenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses wird basierend auf den Korrekturgrößen korrigiert und dadurch wird die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max abgeschätzt.
  • Als nächstes wird das effektive Verdichtungsverhältnis CR basierend auf dem tatsächlichen Schließzeitpunkt IVC_r des Einlassventils 11 berechnet, welcher bei Schritt S1 gelesen wird (Schritt S22). Spezifisch wird der Wert entsprechend beispielsweise der Motordrehzahl Ne von der Karte des effektiven Verdichtungsverhältnisses entnommen.
  • Nachdem die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max abgeschätzt ist und das effektive Verdichtungsverhältnis CR berechnet ist, wird der Spielraum CR_mrg, welcher die Differenz zwischen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max und dem effektiven Verdichtungsverhältnis CR ist, berechnet (Schritt S23). Darüber hinaus wird bestimmt, ob der Spielraum CR_mrg unter dem minimalen Spielraum CR_mrg0 liegt (Schritt S24).
  • Wenn für den Spielraum CR_mrg bestimmt wird, dass er über dem minimalen Spielraum CR_mrg0 liegt (Schritt S24: NEIN), wird, wie später beschrieben, nach der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung bestimmt, ob die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung notwendig ist (Schritt S26), und wenn die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung notwendig ist, wird die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung durchgeführt (Schritt S27). Andererseits wird, wenn die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung nicht notwendig ist, ein reguläres Fahren beibehalten (Schritt S6).
  • Demgegenüber wird, wenn für den Spielraum CR_mrg bestimmt wird, dass er unter dem minimalen Spielraum CR_mrg0 liegt (die Bestimmung bei Schritt S24: JA), eine Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Schließzeitpunkts IVC des Einlassventils 11 von dem grundlegenden Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0, um das effektive Verdichtungsverhältnis zu verringern (Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses), durchgeführt (Schritt S25). In dieser Ausführungsform wird in dem Speichermodul 41 ein Änderungsausmaß des Schließzeitpunkts IVC des Einlassventils 11 entsprechend der Differenz zwischen dem Spielraum CR_mrg und dem minimalen Spielraum CR_mrg0 in der Form einer Karte gespeichert, das Änderungsausmaß entsprechend der Differenz wird aus der Karte entnommen, und der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 wird um das Änderungsausmaß verzögert.
  • Durch ein Durchführen der Regelung bzw. Steuerung von Schritt S21 bis S25 oben (die einen Vorzündungsspielraum aufrecht erhaltende Regelung bzw. Steuerung), wird, selbst wenn sich die Fahrbedingungen ändern, das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers 1 sicher von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses auf einen Wert kleiner um mehr als einen vorbestimmten minimalen Spielraum CR_mrg0 verringert.
  • Demgegenüber wird, wenn das Auftreten einer Vorzündung bestätigt wird (die Bestimmung bei Schritt S5: JA), als die Regel- bzw. Steuereinrichtung eines Stoppens bzw. Unterbrechens der Vorzündung, die Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung durchgeführt (Schritt S7).
  • Als nächstes werden die Inhalte der Vorzündungs-Stopp- bzw. -Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung bei Schritt S7 spezifisch unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Wenn die Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung startet, wird zuerst eine Regelung bzw. Steuerung eines Bestimmens, ob der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 (IVC), welcher gegenwärtig früher als ein Schließzeitpunkt in einem Fall eingestellt bzw. festgelegt ist, wo der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 (IVC) auf das Maximum bei Schritt S11 verzögert ist bzw. wird, wie dies unten beschrieben ist (am meisten verzögerter Zeitpunkt Tx), ausgeführt (Schritt S10). Es ist festzuhalten, dass der am meisten verzögerte Zeitpunkt Tx, welcher ein Bestimmungsschwellwert in diesem Fall ist, auf einen Zeitpunkt eingestellt ist, bei welchem das Rückblasen der Einlassluft auftritt und das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors ausreichend verringert ist (z. B. etwa 110°CA nach dem Einlass BDC). Wenn der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 weiter von dem am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx verzögert ist bzw. wird, nimmt das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors sehr stark ab und die Leistung des Motors wird signifikant unzureichend. Daher wird als ein Ausmaß, um welches der Schließzeitpunkt maximal verzögert werden kann, der am meisten verzögerte Zeitpunkt Tx eingestellt bzw. festgelegt.
  • Innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R wird zuerst der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 auf beispielsweise etwa 30°CA nach dem Einlass BDC (ABDC) als ein Zeitpunkt festgelegt, bei welchem das Rückblasen der Einlassluft nicht auftritt. Daher wird die erste Bestimmung bei Schritt S10 naturgemäß NEIN, und das Bearbeiten schreitet zu dem nächsten Schritt S11 fort, um eine Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 zu starten. Spezifisch wird durch ein Antreiben des VVT 15 in einer Richtung, in welcher der Betätigungszeitpunkt des Einlassventils 11 verzögert wird, der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 von einem gegenwärtig eingestellten Wert um ein vorbestimmtes Ausmaß verzögert, und das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors wird verringert. Dadurch wird der Druck an dem Ende des Verdichtungshubs (Druck im Inneren des Zylinders nahe dem Verdichtungs TDC) hauptsächlich reduziert, um die Vorzündung zu unterdrücken.
  • Hier wird die Regelung bzw. Steuerung eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses durch ein Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 wie oben durch ein gewisses Ausmaß einer Antwort- bzw. Ansprechverzögerung begleitet. D. h., um das Verdichtungsverhältnis zu verringern, ist für den Betätigungszeitpunkt des Einlassventils 11 erforderlich, dass er zunehmend bzw. allmählich durch eine mechanische Betätigung unter Verwendung des VVT 15 (Mechanismus einer variablen Ventilzeitgebung) geändert wird, und es ist für den Schließzeitpunkt erforderlich, dass er auf einen vorbestimmten Ziel-Zeitpunkt gemäß der verringerten Größe bzw. dem verringerten Ausmaß des effektiven Verdichtungsverhältnisses verzögert wird. Daher ist eine gewisse Zeitdauer erforderlich, um das effektive Verdichtungsverhältnis um ein gewünschtes Ausmaß durch ein Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 auf den Ziel-Zeitpunkt zu verringern.
  • Somit wird bei einem nächsten Schritt S12 eine Regelung bzw. Steuerung eines vorübergehenden Anreicherns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders ausgeführt, um einen Unterdrückungseffekt der Vorzündung sicherzustellen, bis die Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses (das Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11) abgeschlossen ist. Spezifisch wird durch ein Erhöhen der Einspritzmenge des Kraftstoffs von der Einspritzeinrichtung 18 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases bzw. Gasgemisches im Inneren des Zylinders auf einen Wert reicher bzw. fetter als ein gegenwärtiges Luft-Kraftstoff-Verhältnis ebenso als auch ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis reicher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird die Temperatur im Inneren des Zylinders durch die latente Wärme der Verdampfung bzw. Zerstäubung des Kraftstoffs verringert, weshalb sich die Wärmeempfangs- bzw. -aufnahmemenge des Kraftstoffs reduziert und das Auftreten einer Vorzündung unterdrückt wird. Es ist festzuhalten, dass, da nur ein Verlängern der geöffneten Periode (Einspritzzeitdauer des Kraftstoffs) der Einspritzeinrichtung 18 erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzureichern, eine unmittelbare Reaktion ohne eine besondere Ansprechverzögerung erhalten werden kann.
  • Innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs R wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Zylinders auf etwa das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,7:1) in einem regulären Zustand des Motors ohne die Vorzündung eingestellt. Daher wird durch ein Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei Schritt S12 ein Luftüberschussverhältnis λ innerhalb des Zylinders, das ist ein Wert, welcher durch ein Dividieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (aktuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) des Gasgemisches, welches im Inneren der Verbrennungskammer 6 gebildet wird, durch das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird, von ”1” auf einen vorbestimmten Wert unter ”1” (λ < 1) verringert. Beispielsweise wird durch die Regelung bzw. Steuerung bei Schritt S12 das Luftüberschussverhältnis λ auf etwa 0,75:1 reduziert (d. h. ungefähr 11:1 im Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
  • Nachdem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angereichert ist bzw. wird, wie dies oben beschrieben ist, wird eine Bestimmung, ob das Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 abgeschlossen ist, d. h., ob der Schließzeitpunkt des Einlasses 11, welcher durch die Betätigung des VVT 15 verzögert ist bzw. wird, den Ziel-Zeitpunkt erreicht hat, durchgeführt (Schritt S13). Es ist festzuhalten, dass in der Bestimmung hier ein Betätigungswinkel des VVT 15 tatsächlich detektiert werden kann und die Bestimmung auf dem Winkel basieren kann, oder eine Bestimmung, ob eine erforderliche Zeitdauer, welche beispielsweise durch ein Experiment vorab erhalten wird, verstrichen ist, beispielsweise durch Verwenden eines Zeitgebers durchgeführt werden kann.
  • Nachdem die Bestimmung bei Schritt S13 JA ist (das Verzögern des IVC abgeschlossen ist), wird eine Regelung bzw. Steuerung eines Aufhebens der Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt (Schritt S14). D. h., durch ein Reduzieren der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzeinrichtung 18 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Zylinders zurück auf etwa das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert. Dadurch steigt das Luftüberschussverhältnis λ von dem Wert nach der Anreicherung (z. B. von 0,75:1) auf λ = 1.
  • Es ist festzuhalten, dass mit dem Mehrzylinder-Benzinmotor eines Direkteinspritzungstyps wie demjenigen in dieser Ausführungsform durch ein getrenntes Regeln bzw. Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzeinrichtung 18 für jeden Zylinder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedes Zylinders 2 für jeden Zylinder 2 individuell eingestellt bzw. festgelegt werden kann. Daher können die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und die Aufhebung davon (Schritte S12 und S14) für jeden Zylinder 2 unabhängig oder gleichzeitig für alle der Zylinder 2 (gleichzeitige Regelung bzw. Steuerung) durchgeführt werden. Es ist festzuhalten, dass die unabhängige Regelung bzw. Steuerung pro Zylinder, wenn die Vorzündung in einem gewissen Zylinder detektiert wird, ein Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders bedeutet, während die gleichzeitige Regelung bzw. Steuerung, wenn die Vorzündung in einem Zylinder detektiert wird, in ähnlicher Weise ein Anreichern der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse ebenso innerhalb der anderen Zylinder bedeutet (d. h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird für die anderen Zylinder unabhängig von der Vorzündung angereichert).
  • Beispielsweise wird von der erforderlichen Zeitdauer für ein Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 auf den Ziel-Zeitpunkt angenommen, dass sie länger als ein Verbrennungszyklus und kürzer als zwei Verbrennungszyklen ist. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unabhängig für jeden Zylinder 2 in einem derartigen Fall angereichert wird, wird aufgrund des Auftretens einer Vorzündung in einem bestimmten Zylinder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Zylinders, wo die Vorzündung auftritt (kann nachfolgend als der ”Vorzündungszylinder” bezeichnet werden), bei der nächsten Verbrennung darin angereichert und die Anreicherung wird bei der übernächsten Verbrennung in dem Vorzündungszylinder aufgehoben. Andererseits werden, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleichzeitig für alle der Zylinder 2 aufgrund des Auftretens einer Vorzündung in einem gewissen Zylinder angereichert wird, die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in der Reihenfolge ausgehend von einem Zylinder angereichert, in welchem die Verbrennung später als in dem Vorzündungszylinder startet. Darüber hinaus dauert die Anreicherung jedes Zylinders bis wenigstens zur nächsten Verbrennung des Vorzündungszylinders an, und die Anreicherung wird vor der übernächsten Verbrennung der Vorzündung aufgehoben. Hier kann, da das effektive Verdichtungsverhältnis weiter in Richtung zu dem Zylinder verringert wird, wo die Anreicherung später durchgeführt wird, eine Menge einer Anreicherung kleiner eingestellt bzw. festgelegt werden, da bzw. wenn die Anreicherung zu dem nächsten Zylinder fortschreitet.
  • Nachdem die Regelung bzw. Steuerung bei Schritt S14 (Aufheben der Anreicherung) abgeschlossen ist, wird ”1”, welches anzeigt, dass die Regelung bzw. Steuerung ausgeführt wird, einem Flag F (der Defaultwert ist ”0”) für ein Speichern der Ausführung und Nicht-Ausführung einer Vorzündungs-Unterbrechungssteuerung bzw. -regelung eingegeben (Schritt S15), und die Bearbeitung kehrt zu dem Hauptstrom zurück, wie dies in 6 gezeigt ist.
  • Die oben beschriebene Regelung bzw. Steuerung bei den Schritten S10 bis S15 (Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung) wird wiederholt, bis die Vorzündung vermieden wird (d. h., bis die Bestimmung bei Schritt S5 in 6 NEIN wird). Darüber hinaus wird durch ein Wiederholen der Regelung bzw. Steuerung wie oben der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 schrittweise bzw. stufenweise verzögert, und das effektive Verdichtungsverhältnis wird entsprechend schritt- bzw. stufenweise verringert.
  • Beispielsweise wird, wenn ein Ausmaß bzw. eine Menge eines einmaligen Verzögerns des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 auf 2°CA eingestellt ist, durch die Ausführung einer Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 zuerst um 2°CA relativ zu einem gegenwärtigen eingestellten Wert verzögert, und wenn die Vorzündung unverändert nicht vermieden werden kann, wird er weiter um 2°CA davon verzögert. Dann setzt sich eine derartige Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns um jeweils 2°CA innerhalb eines Bereichs fort, wo der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 nicht den am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx erreicht (siehe die Zeitdiagramme in 9, welche unten beschrieben sind). Im Gegensatz dazu wird, wenn die Vorzündung vor dem am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx vermieden wird, die Verzögerungsregelung bzw. -steuerung unmittelbar gestoppt bzw. unterbrochen.
  • D. h., bei dem Auftreten einer Vorzündung wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 wenigstens einmal verzögert, und wenn die Vorzündung dadurch nicht vermieden wird, wird durch ein Wiederholen des Verzögerungsprozesses das Verzögerungsausmaß von dem primären Zustand schrittweise erhöht. Darüber hinaus wird jedes Mal, wenn der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 verzögert ist bzw. wird, die Regelung bzw. Steuerung eines Anreicherns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemeinsam damit ausgeführt, und dadurch wird die Ansprechverzögerung der Verzögerungsregelung bzw. -steuerung jedes Mal kompensiert. Es ist festzuhalten, dass das Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 und die oben beschriebene Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gestoppt bzw. unterbrochen werden, sobald die Vorzündung vermieden wird, bevor der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 den am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx erreicht.
  • Nachdem der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 zu dem am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx bei Schritt S11 verzögert ist, wird, wenn die Vorzündung unverändert auftritt, da die Bestimmung bei Schritt 10 NEIN ist, bei dem nächsten Schritt S16 eine vorbestimmte Warnung beispielsweise für ein Informieren des Fahrers, dass sich der Motor in einer abnormalen Situation befindet, ausgegeben. D. h., der Zustand, in welchem die Vorzündung fortgesetzt auftritt, selbst nachdem der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 auf den am meisten verzögerten Zeitpunkt Tx verzögert ist (d. h. das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors auf das Maximum verringert ist), kann erachtet werden, dass sich der Motor bei einer abnormal hohen Temperatur beispielsweise aufgrund eines Versagens eines Kühlsystems des Motors befindet, und dass es daher schwierig ist für das Fahrzeug, weiter betrieben bzw. gefahren zu werden. Somit wird die vorbestimmte Warnung ausgegeben, um beispielsweise den Fahrer zu informieren, dass eine derartige Situation bewirkt wird. Es ist festzuhalten, dass die Regelung bzw. Steuerung eines signifikanten Verringerns der Motorleistung gemeinsam mit dem Ausgeben der Warnung ausgeführt werden kann.
  • 9 sind Zeitdiagramme, welche zeigen, wie sich jedes des Luftüberschussverhältnisses (λ), des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 (IVC) und der Öffnung des Drosselventils 22 (Drosselöffnung) ändern, wenn die Zeit in einem Fall verstreicht, wo angenommen wird, dass die Vorzündung nicht vermieden wird, wenn nicht die Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses mehrere Male zu der Zeit der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird. Wie dies aus 9 verstanden werden kann, wird, wenn die Vorzündung auftritt, der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 (IVC) schrittweise (z. B. jeweils 2°CA) verzögert, und das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors wird entsprechend um jede vorbestimmte Menge verringert. Darüber hinaus wird die Regelung bzw. Steuerung eines vorübergehenden Anreicherns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemeinsam mit jeder Verzögerungsregelung bzw. -steuerung des IVC (Verringerung bzw. Verminderung des effektiven Verdichtungsverhältnisses) ausgeführt. D. h., nur in der Übergangsperiode von dem Start eines Verzögerns des IVC, bis er den Ziel-Zeitpunkt erreicht (einen Bereich, wo der IVC nach rechts oben ansteigt), wird das Luftüberschussverhältnis λ von 1 auf den vorbestimmten Wert unter ”1” verringert. Dadurch wiederholt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Ändern zwischen dem fetten bzw. angereicherten Zustand (λ < 1) und ungefähr um das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1). Es ist festzuhalten, dass die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzeinrichtung 18 durchgeführt wird, während die Menge an Luft (Einlassluftmenge Qa), welche in den Zylinder einzubringen ist, unverändert verbleibt. Daher wird die Änderung der Drosselöffnung für die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht durchgeführt und wird auf einer konstanten Öffnung beibehalten, wie dies in 9 gezeigt ist.
  • Schließlich wird ein Regel- bzw. Steuervorgang in einem Fall, wo die Vorzündung als ein Resultat eines Ausführens der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung vermieden wird (7 und 9), erklärt. Selbst in einem Fall, wo die Vorzündung nach der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung vermieden wird, werden die Schritte S21 bis S24 zuerst durchgeführt. Darüber hinaus kann, nur wenn die Bestimmung bei Schritt S24 NEIN ist, d. h., der Spielraum CR_mrg unter dem minimalen Spielraum CR_mrg0 liegt, die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung ausgeführt werden. Wenn die Bestimmung bei Schritt S24 NEIN ist, wird eine Bestimmung, ob sie sich nach der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung befindet, durchgeführt. D. h., nachdem die Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird, wird das Flag F F = 1, wonach bei Schritt S26 bestimmt wird, ob das Flag F ”1” ist. Darüber hinaus wird, wenn das Flag F ”1” ist, bestimmt, dass es ein Zeitpunkt ist, nachdem die Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird, und die Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung wird ausgeführt (Schritt S27).
  • In der Wiederaufnahmeregelung bzw. -steuerung wird im Gegensatz zu der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung, welche in 9 gezeigt ist, durch ein schrittweises Vorrücken bzw. Vorstellen des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 (IVC) die Regelung bzw. Steuerung eines Erhöhens des effektiven Verdichtungsverhältnisses um jedes bzw. jeweils um das vorbestimmte Ausmaß ausgeführt. Darüber hinaus werden jedes Mal, wenn der IVC vorgerückt wird, das Auftreten der Vorzündung und ob sich der Vorzündungsspielraum oberhalb des minimalen Spielraums befindet, bestätigt, und wenn keine Vorzündung vorliegt und sich der Vorzündungsspielraum oberhalb des minimalen Spielraums befindet, wird der IVC weiter vorgerückt bzw. vorgestellt. Darüber hinaus wird ein derartiges schrittweises Vorstellen des IVC fortgesetzt, bis der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 den regulären Zeitpunkt erreicht, wie beispielsweise den grundlegenden Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0 (Zeitpunkt, bei welchem das Rückblasen der Einlassluft kaum auftritt). Wenn der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 den regulären Zeitpunkt erreicht oder die Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses bei Schritt S25 ausgeführt wird, wird das Flag F auf ”0” rückgesetzt. Es ist festzuhalten, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Wiederaufnahmesteuerung entweder bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem Wert nahe hierzu beibehalten bzw. aufrecht erhalten wird.
  • (4) Funktionen, Effekte, etc.
  • Wie oben erläutert, wird mit dem Funkenzündungsmotor dieser Ausführungsform die gegenwärtige Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max basierend auf der Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit Ne und der Motorlast Ce, der Kraftstoffoktanzahl, der Einlasslufttemperatur, der Kühlmitteltemperatur und dem externen Luftdruck abgeschätzt, weshalb die Abschätzungs- bzw. Beurteilungsgenauigkeit verbessert werden kann. Darüber hinaus wird das gegenwärtige effektive Verdichtungsverhältnis CR geregelt bzw. gesteuert, um einen Spielraum über dem minimalen Spielraum CR_mar in bezug auf die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max zu allen Zeiten aufzuweisen. Daher kann, selbst wenn ein Fehler beim Abschätzen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max bewirkt wird, die Vorzündung darüber hinaus sicher vermieden werden. Insbesondere wird, da der minimale Spielraum CR_mrg konstant eingestellt bzw. festgelegt wird, ohne von den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen abzuhängen, selbst wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern, ein vorbestimmter Spielraum sicher sichergestellt werden und die Vorzündung kann sicher vermieden werden.
  • Das Regel- bzw. Steuerresultat, wenn die Regelung bzw. Steuerung eines Sicherstellens des Spielraums des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR relativ zu der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max (einen Vorzündungsspielraum aufrecht erhaltende Regelung bzw. Steuerung) durchgeführt wird, ist in 10 gezeigt. Das obere Diagramm in 10 zeigt Änderungen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max und des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR entsprechend der Änderung in Umgebungsbedingungen bei einer vorbestimmten Motordrehzahl Ne und Motorlast Ce. In dem oberen Diagramm von 10 bezeichnet das Bezugszeichen ”CR_base” das grundlegende effektive Verdichtungsverhältnis, wenn der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 der grundlegende bzw. Basis-Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0 ist. Das untere Diagramm in 10 zeigt die Änderung des Schließzeitpunkts IVC des Einlassventils 11 gemäß der Änderung in den Umgebungsbedingungen. In dem unteren Diagramm von 10 deutet die laterale Achse die Änderung der Umgebungsbedingungen an. Die Vorzündung tritt leichter auf, wenn die Umgebungsbedingungen nach rechts in der lateralen Achse übergehen. In dem in 10 gezeigten Beispiel werden die Oktanzahl des Kraftstoffs, das geometrische Verdichtungsverhältnis, die Einlasslufttemperatur, die Kühlmitteltemperatur und der externe Luftdruck als die Umgebungsbedingungen geändert. Die Vorzündung tritt leichter auf, wenn die Oktanzahl reduziert wird, die Einlasslufttemperatur ansteigt, die Kühlmitteltemperatur ansteigt und der Außenluftdruck ansteigt.
  • Wie dies in 10 gezeigt ist, ist unter den Bedingungen (Bereich X), welche links von Umgebungsbedingungen A liegen und unter welchen die Vorzündung schwerer als unter den Umgebungsbedingungen A auftritt, die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max ausreichend höher als das grundlegende effektive Verdichtungsverhältnis CR_base, und der Spielraum CR des grundlegenden effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_base relativ zu der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max liegt über dem Bezugsspielraum CR_mrg0. Daher wird innerhalb des Bereichs X die Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Schließzeitpunkts IVC des Einlassventils 11 nicht ausgeführt, so dass der Spielraum CR_mrg auf unter den Bezugsspielraum CR_mrg0 gedrückt bzw. herabgesetzt wird, und der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 ist bzw. wird eingestellt, um der grundlegende Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0 zu sein.
  • Andererseits nimmt unter Bedingungen (Bereich Y), welche rechts von den Umgebungsbedingungen A liegen und wo die Vorzündung leicht auftritt, die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max ab und der Spielraum CR des grundlegenden effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_base relativ zu der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max wird niedriger als der Bezugspielraum CR_mrg0. Daher wird innerhalb des Bereichs Y die Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Schließzeitpunkts IVC des Einlassventils 11 ausgeführt, um den Spielraum CR_mrg auf unter den Bezugsspielraum CR_mrg0 herabzusetzen. Dadurch wird der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils 11 von dem grundlegenden Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC0 verzögert. Somit wird durch die obige Regelung bzw. Steuerung der Spielraum CR_mrg des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR relativ zu der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses CR_max geregelt bzw. gesteuert, um über dem Bezugsspielraum CR_mrg0 zu liegen (im Wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Bezugsspielraum CR_mrg0 in der Darstellung).
  • Darüber hinaus wird bei dem Funkenzündungsmotor dieser Ausführungsform, wenn die Vorzündung basierend auf dem Detektionswert des Ionenstromsensors 34 (Detektors) detektiert bzw. festgestellt wird, die Regelung bzw. Steuerung eines Verzögerns des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11, um das effektive Verdichtungsverhältnis um das vorbestimmte Ausmaß zu verringern, wenigstens einmal ausgeführt, und die Regelung bzw. Steuerung eines vorübergehenden Anreicherns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders wird in der Übergangsperiode ausgeführt, bis die Regelung bzw. Steuerung abgeschlossen ist. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann ein Vorteil, dass die Vorzündung rasch und effektiv unabhängig von der Ansprechverzögerung der Regelung bzw. Steuerung eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses unterdrückt wird, erhalten werden.
  • D. h., in dieser Ausführungsform kann durch ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses und ein vorübergehendes Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders in der Übergangsperiode, bis die Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses als eine Maßnahme abgeschlossen ist, wenn die Vorzündung detektiert wird, selbst wenn eine Zeitperiode für die Ansprechverzögerung ausgehend davon erforderlich ist, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis ein Abnehmen beginnt, bis das effektive Verdichtungsverhältnis um die vorbestimmte Menge bzw. das vorbestimmte Ausmaß verringert ist, aufgrund des Kühleffekts von einem Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (eines Effekts, dass die latente Wärme einer Verdampfung bzw. Zerstäubung von mehr als der erforderlichen Kraftstoffmenge die Temperatur im Inneren des Zylinders verringert) während der Zeitperiode der Ansprechverzögerung die Vorzündung prompt unabhängig von der Ansprechverzögerung der obigen Regelung bzw. Steuerung unterdrückt werden. Darüber hinaus wird, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis tatsächlich um das vorbestimmte Ausmaß abnimmt, und der Druck im Inneren des Zylinders an dem Ende des Verdichtungshubs (Druck nahe dem Verdichtungs TDC) entsprechend in diesem Zustand durch ein Aufheben der Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert wird, die Anreichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für eine erforderliche Zeitdauer vermieden und eine Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs und einer Emissionsfähigkeit kann auf das Minimum unterdrückt bzw. reduziert werden, während der Effekt eines Unterdrückens der Vorzündung sichergestellt wird.
  • Darüber hinaus wird spezifisch in dieser Ausführungsform das Luftüberschussverhältnis λ von ”1” auf den vorbestimmten Wert unter ”1” (z. B. etwa 0,75) in der Übergangsperiode geändert, bis die Regelung bzw. Steuerung eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, und sobald die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, wird das Luftüberschussverhältnis λ wiederum auf ”1” gesetzt. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann die Temperatur im Inneren des Zylinders geeignet unter einer Umgebung verringert werden, wo das Luftüberschussverhältnis λ auf λ < 1 in der Übergangsperiode angereichert wird, bis die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, und das Luftüberschussverhältnis λ wird auf λ = 1 wiederum gesetzt bzw. beibehalten, unmittelbar nachdem die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist. Dadurch kann die Verbrennung in dem reichen bzw. fetten Zustand des Luftüberschussverhältnisses λ in einer kurzen Zeitperiode abgeschlossen werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform, wie dies beispielsweise in 9 gezeigt ist, wenn die Vorzündung detektiert wird, selbst nachdem das effektive Verdichtungsverhältnis um das vorbestimmte Ausmaß verringert ist bzw. wird, die Regelung bzw. Steuerung eines weiteren Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses (Regelung bzw. Steuerung eines weiteren Verzögerns des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11) ausgeführt, und in der Übergangsperiode bis die Verringerungsregelung bzw. -steuerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses abgeschlossen ist, wird die Regelung bzw. Steuerung eines vorübergehenden Anreicherns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders wieder ausgeführt. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann, selbst wenn die Vorzündung nicht nur durch ein einmaliges Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses vermieden wird, durch ein schrittweises Erhöhen der verringerten Menge des effektiven Verdichtungsverhältnisses danach die Vorzündung sicher vermieden werden. Darüber hinaus wird, da durch ein schrittweises Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses, während das Auftreten einer Vorzündung, wie oben beschrieben, bestätigt wird, die verringerte Menge des effektiven Verdichtungsverhältnisses auf eine geeignete Menge eingestellt bzw. festgelegt ist, welche die Vorzündung vermeiden kann, die Motorleistung nicht rasch unabhängig von dem Ausmaß bzw. der Größe einer Vorzündung reduziert, und die Verschlechterung der Fahrbarkeit kann auf ein Minimum unterdrückt bzw. reduziert werden. Zusätzlich kann, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend jedes Mal angereichert wird, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis verringert wird, die Ansprechverzögerung in der Regelung bzw. Steuerung eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses sicher jedes Mal kompensiert werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform als der Mechanismus (variable Mechanismus) für ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motors der VVT 15 (Mechanismus eines variablen Ventilzeitpunkts) für ein variables Einstellen des Betätigungszeitpunkts des Einlassventils 11 verwendet. Weiters wird, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis verringert wird, der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 auf den vorbestimmten Ziel-Zeitpunkt entsprechend der verringerten Menge des effektiven Verdichtungsverhältnisses geändert, und in der Übergangsperiode, bis das effektive Verdichtungsverhältnis den Ziel-Zeitpunkt erreicht, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angereichert. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann das effektive Verdichtungsverhältnis mit einer weiteren einfachen Konfiguration im Gegensatz dazu verringert werden, wenn beispielsweise ein Hubausmaß des Kolbens 5 geändert wird, um das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors selbst zu verringern. Weiters wird durch ein Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Ansprechverzögerung, bis der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 den Ziel-Zeitpunkt erreicht, bis die Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses tatsächlich abgeschlossen ist, die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geeignet fortgesetzt und es kann die Vorzündung unterdrückt bzw. verhindert werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform innerhalb des bestimmten Motorfahr- bzw. -betriebsbereichs R, wo die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch in dem aufgewärmten Zustand des Motors ist, die Vorzündung durch den Ionenstromsensor 34 detektiert, und wenn für die Vorzündung detektiert ist bzw. wird, dass sie stattfindet, wird das effektive Verdichtungsverhältnis verringert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird angereichert. Gemäß einer derartigen Konfiguration steigen die Temperatur und der Druck im Inneren des Zylinders leicht an, und weiters wird das Auftreten einer Vorzündung geeignet unter den Fahrbedingungen überprüft, in welchen die tatsächliche Zeitdauer (Wärmeaufnahmezeitperiode), für welche der Kraftstoff einer derartigen Umgebung ausgesetzt ist, lang ist, d. h., unter den Fahrbedingungen, in welchen die Vorzündung am leichtesten auftritt, und es kann die Vorzündung unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform während des Fahrens innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R die Regelung bzw. Steuerung (unterteilte Einspritzungen) eines Einspritzens des Teils des Kraftstoffs, welcher von der Einspritzeinrichtung 18 an dem Verdichtungshub (insbesondere nach der zwischenliegenden Stufe) einzuspritzen ist, ausgeführt. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird der Zylinder wirksam im Inneren durch die latente Wärme der Verdampfung bzw. Zerstäubung des Kraftstoffs gekühlt, welcher an dem Verdichtungshub nach der zwischenliegenden Stufe davon eingespritzt wird. Daher kann die Vorzündung vorab unter den Fahrbedingungen unterdrückt werden, in welchen die Vorzündung am leichtesten auftritt.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform während des Fahrens innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R der Zeitpunkt der Funkenzündung durch die Zündkerze 16 auf den Zeitpunkt eingestellt bzw. festgelegt, welcher von dem Verdichtungs TDC verzögert ist. Daher kann ein Klopfen zusätzlich zu der Vorzündung wirksam unterdrückt werden. D. h., obwohl innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R, wo die Vorzündung leicht auftritt, naturgemäß ein Klopfen auch leicht auftritt, wird es durch ein Verzögern des Zeitpunkts der Funkenzündung, wie dies oben beschrieben ist, um die Verbrennung von der verzögerten Seite des Verdichtungs TDC zu starten, für das nicht verbrannte Mischgas bzw. Gasgemisch (Endgas) schwierig, sich während des folgenden Verbrennungshubs selbst zu entzünden, und ein Klopfen wird unterdrückt.
  • Es ist festzuhalten, dass in dieser Ausführungsform innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs R, wo die Motordrehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch ist, der Anteil des Kraftstoffs, welcher durch die Einspritzeinrichtung 18 einzuspritzen ist, an dem Verdichtungshub nach der zwischenliegenden Stufe davon eingespritzt wird; jedoch innerhalb eines Bereichs des besonderen Motorfahrbereichs R, wo die Vorzündung insbesondere leicht auftritt, kann der Kraftstoff vollständig an dem Verdichtungshub nach der zwischenliegenden Stufe davon eingespritzt werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform in der Vorzündungs-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung, wenn die Regelung bzw. Steuerung eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses (Schritt S23) durchgeführt wird, das effektive Verdichtungsverhältnis durch ein Einstellen des regulären Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 auf den Zeitpunkt an der verzögerten Seite des Einlass BDC, womit das Rückblasen der Einlassluft nicht auftritt (z. B. etwa 30°CA nach dem Einlass BDC), zu der weiter verzögerten Seite verringert (d. h., um das Rückblasen der Einlassluft zu bewirken); jedoch ist das Verfahren eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses nicht darauf beschränkt, und das effektive Verdichtungsverhältnis kann beispielsweise durch ein Vorrücken bzw. Vorstellen des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 zu der vorgerückten Seite des Einlass BDC verringert werden. Es ist festzuhalten, dass in diesem Fall der Betätigungszeitpunkt des Einlassventils 11 signifikant geändert werden muss, die Regel- bzw. Steuergröße des VVT 15 ansteigt und ein Problem auftritt, in welchem sich die Ansprechverzögerung der Regelung bzw. Steuerung weiter verschlechtert. Darüber hinaus kann, um diese Verschlechterung zu vermeiden, ein Einstellen bzw. Festlegen des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 in dem regulären Zustand des Motors auf beispielsweise den Zeitpunkt, welcher im Wesentlichen mit dem Einlass BDC zusammenfällt bzw. übereinstimmt, berücksichtigt bzw. ins Auge gefasst werden; jedoch kann auf diese Weise die Trägheit der Einlassluft nicht ausreichend genutzt werden und eine Reduktion in der Motorleistung wird bewirkt.
  • Basierend auf den obigen Situationen ist insgesamt, wenn der Schließzeitpunkt des Einlassventils 11 in dem regulären Zustand des Motors (keine Vorzündung) auf die verzögerte Seite des Einlass BDC eingestellt ist und das effektive Verdichtungsverhältnis verringert wird, wie dies in dieser Ausführungsform beschrieben ist, ein Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 11 relativ zu dem regulären Zeitpunkt vorteilhafter dahingehend, dass das effektive Verdichtungsverhältnis wirksam entsprechend den Anforderungen verringert werden kann, während ausreichend die Motorleistung in dem regulären Zustand des Motors sichergestellt wird.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform als der Detektor für ein Detektieren der Vorzündung der Ionenstromsensor 34, welcher mit einer Zündkerze darin für ein Detektieren des Ionenstroms zu der Zeit der Flammenerzeugung durch ein Anlegen der Vorspannungsspannung zwischen der Zündkerze 16 gebaut ist, verwendet; jedoch kann der Ionenstromsensor, welcher getrennt von der Zündkerze 16 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt ist, als der Detektor verwendet werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform die Vorzündung basierend auf den Flammendetektionszeitpunkt durch den Ionenstromsensor 34 detektiert bzw. festgestellt; jedoch ist bzw. wird beispielsweise ein Vibrationssensor (Klopfsensor), welcher beispielsweise für ein Detektieren eines Klopfens verwendet wird, an dem Motorkörper 1 vorgesehen, und die Vorzündung kann basierend auf einem Detektionswert von dem Vibrationssensor detektiert werden.
  • Offensichtlich können ein Klopfen (ein Phänomen, in welchem sich das Endgas in einem Prozess selbst entzündet, wo die Flamme nach der Funkenzündung fortschreitet bzw. sich ausbreitet) und die Vorzündung (ein Phänomen, in welchem das Mischgas bzw. Gasgemisch sich selbst vor dem normalen Verbrennungsstartzeitpunkt durch die Funkenzündung entzündet) nicht voneinander nur durch ein einfaches Überprüfen einer Vibrationsstärke von dem Vibrationssensor unterschieden werden, weshalb es unmöglich ist, die Vorzündung genau zu detektieren. Daher wird, um die Vorzündung unter Verwendung des Vibrationssensors zu detektieren, beispielsweise der Zündzeitpunkt bewusst geändert und die Änderung des Detektionswerts des Vibrationssensors gemäß der Zündzeitpunktänderung kann überprüft werden. Dadurch können ein Klopfen und eine Vorzündung genau voneinander unterschieden werden, um detektiert zu werden.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass ein Klopfen innerhalb des bestimmten Motorfahrbereichs R auftritt, wo der Zündzeitpunkt auf die verzögerte Seite des Verdichtungs TDC eingestellt ist. In diesem Fall detektiert der Vibrationssensor eine hohe Vibrationsstärke; jedoch wird, wenn der Zündzeitpunkt relativ zu dem Verdichtungs TDC verzögert wird, ein Klopfen dadurch unterdrückt, weshalb die Vibrationsstärke entsprechend der Verzögerung des Zündzeitpunkts abnimmt. Demgegenüber entzündet sich, wenn die Vorzündung stattfindet bzw. abläuft, das Gasgemisch selbst unabhängig von dem Zündzeitpunkt, weshalb die Vorzündung nicht durch ein Verzögern des Zündzeitpunkts unterdrückt wird und die Vibrationsstärke nicht abnimmt. Daher kann durch ein Verwenden einer derartigen Eigenschaft, um die Änderung der Vibrationsstärke aufgrund des Verzögerns des Zündzeitpunkts zu überprüfen, die Vorzündung durch ein Verwenden des Vibrationssensors detektiert werden.
  • Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform als das Verfahren eines spezifischen Berechnens des gegenwärtigen effektiven Verdichtungsverhältnisses CR durch das das effektive Verdichtungsverhältnis berechnende Modul 48 das Verfahren unter Verwendung des aktuellen bzw. tatsächlichen Schließzeitpunkts IVC_r des Einlassventils 11, welcher durch den Nockenwinkelsensor 38 detektiert wird, verwendet, jedoch kann anstelle des Detektionswerts ein Befehlswert (der Wert, welcher beispielsweise bei Schritt S25 relativ zu einem des grundlegenden Einlassventil-Schließzeitpunkts IVC0 und des Zeitpunkts davon IBC0 korrigiert ist bzw. wird) des tatsächlichen Zeitpunkts IVC des Einlassventils 11 verwendet werden.
  • Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsformen hierin illustrativ und nicht beschränkend sind, da der Rahmen der Erfindung durch die beigeschlossenen Ansprüche eher als durch die diesen vorangehende Beschreibung definiert wird, und alle Änderungen, welche innerhalb der Begrenzungen und Grenzen der Ansprüche fallen, oder Äquivalente derartiger Grenzen und Begrenzungen davon durch die Ansprüche mitumfasst sein sollen.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Einlassventil
    15
    VVT (Mechanismus eines variablen Ventilzeitpunkts)
    18
    Einspritzeinrichtung
    34
    Ionenstromsensor (Detektor)
    40
    ECU
    R
    bestimmter bzw. besonderer Motorfahr- bzw. -antriebsbereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2001-159348 A [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungsmotors, beinhaltend eine Zündkerze (16) für ein Funken- bzw. Fremdzünden eines Gasgemisches im inneren eines Zylinders (2), welcher in einem Motorkörper (1) ausgebildet ist, und ein ein effektives Verdichtungsverhältnis änderndes Modul für ein Ändern eines effektiven Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnisses des Motorkörpers (1), wobei das Verfahren umfasst: ein Abschätzen, basierend wenigstens auf einer Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, einer Motorlast und von Umweltbedingungen, unter welchen der Motor betrieben wird, einer Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses, welche als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung, in welcher sich das Gasgemisch vor einem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung selbst entzündet, nicht auftritt; ein Berechnen eines gegenwärtigen effektiven Verdichtungsverhältnisses; ein Berechnen eines Werts, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses erhalten wird, als ein Spielraum, bevor die Vorzündung auftritt; und ein Verringern, wenn der Spielraum unter einem vorbestimmten minimalen Spielraum ist, des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers (1) durch ein Verwenden des das effektive Verdichtungsverhältnis ändernden Moduls, so dass der Spielraum erhöht wird, um über dem minimalen Spielraum zu liegen, wobei der minimale Spielraum im Wesentlichen konstant unabhängig von wenigstens den Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Abschätzen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses ein Abschätzen bzw. Beurteilen der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses basierend auf wenigstens einem einer Oktanzahl von Kraftstoff, welcher in den Zylinder (2) zuzuführen ist, einer Temperatur einer Einlassluft, welche in den Zylinder (2) anzusaugen ist, und einer Temperatur eines Kühlmittels für ein Kühlen des Motorkörpers (1) beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, wobei ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers (1) durch ein Ändern eines Schließzeitpunkts eines Einlassventils (11) beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei ein Verringern des effektiven Verdichtungsverhältnisses innerhalb eines bestimmten Motorfahrbereichs durchgeführt wird, wo die Motorgeschwindigkeit niedrig ist und die Motorlast hoch ist in wenigstens einem aufgewärmten Zustand des Motors, und innerhalb des bestimmten Motorbetriebsbereichs das Gasgemisch vorzugsweise durch die Zündkerze (16) zu einem Zeitpunkt verzögert von einem oberen Totpunkt an einem Kompressions- bzw. Verdichtungshub gezündet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend den Schritt eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder (2), wobei innerhalb des besonderen Motorfahrbereichs eine Einspritzung einer späten Stufe, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder (2) zu einem Zeitpunkt einer späten Stufe eingespritzt wird, welcher während einer Zeit eingestellt bzw. festgelegt wird, wenn der Verdichtungshub durchgeführt wird, und eine Einspritzung einer frühen Stufe, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, welcher eingestellt wird, um von dem Einspritzzeitpunkt der späten Stufe vorgerückt zu sein, durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, weiterhin umfassend: ein Detektieren der Vorzündung mittels eines Detektors; ein Verringern, wenn der Detektor die Vorzündung detektiert, durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul des effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers (1) um eine vorbestimmte Menge; und ein vorübergehendes Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses innerhalb des Zylinders (2) in einer Übergangsperiode von einem Start eines Verringerns des effektiven Verdichtungsverhältnisses um die vorbestimmte Menge, bis zur Vervollständigung der Verringerung des effektiven Kompressionsverhältnisses des Motorkörpers (1).
  7. Funken- bzw. Fremdzündungsmotor, umfassend: eine Zündkerze (16) für ein Funken- bzw. Fremdzünden eines Gasgemisches im Inneren eines Zylinders (2), welcher in einem Motorkörper (1) ausgebildet ist; ein ein effektives Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis änderndes Modul für ein Ändern eines effektiven Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers (1); und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) für ein Regeln bzw. Steuern eines Betriebs des das effektive Verdichtungsverhältnis ändernden Moduls, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) basierend auf wenigstens einem einer Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit, einer Motorlast und von Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen, unter welchen der Motor betrieben ist, eine Grenze eines effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzt, welche als ein maximales effektives Verdichtungsverhältnis dient, wo eine Vorzündung, in welcher sich das Gasgemisch vor einem normalen Startzeitpunkt einer Verbrennung aufgrund einer Funken- bzw. Fremdzündung selbst entzündet, nicht auftritt, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) ein gegenwärtiges effektives Verdichtungsverhältnis berechnet, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) einen Differenzwert, welcher durch ein Subtrahieren des effektiven Verdichtungsverhältnisses von der Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses erhalten wird, als einen Spielraum berechnet, bevor die Vorzündung auftritt, und wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40), wenn der Spielraum unterhalb eines vorbestimmten minimalen Spielraums ist, das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul betätigt, um das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers zu verringern, so dass der Spielraum erhöht ist bzw. wird, um über dem minimalen Spielraum zu liegen, wobei der minimale Spielraum im Wesentlichen konstant unabhängig von wenigstens den Umgebungsbedingungen eingestellt bzw. festgelegt ist.
  8. Funkenzündungsmotor nach Anspruch 7, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) die Grenze des effektiven Verdichtungsverhältnisses abschätzt basierend auf wenigstens einem einer Oktanzahl von Kraftstoff, welcher in den Zylinder (2) zuzuführen ist, einer Temperatur einer Einlassluft, welche in den Zylinder (2) anzusaugen ist, und einer Temperatur eines Kühlmittels für ein Kühlen des Motorkörpers (1).
  9. Funkenzündungsmotor nach Anspruch 7 bis 8, wobei das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul fähig ist, einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils (11) zu verändern, welches an dem Motorkörper (1) vorgesehen ist, und wobei, wenn der Spielraum unter dem vorbestimmten minimalen Spielraum liegt, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) den Schließzeitpunkt des Einlassventils (11) durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul ändert.
  10. Funkenzündungsmotor nach Anspruch 7 bis 9, wobei innerhalb eines bestimmten Motorbetriebsbereichs, wo die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl niedrig ist und die Motorlast hoch ist in wenigstens einem aufgewärmten Zustand des Motors, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul betätigt, um das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers (1) zu verringern, und innerhalb des bestimmten Motorbetriebsbereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) vorzugsweise das Gasgemisch durch die Zündkerze (11) zu einem Zeitpunkt verzögert von einem oberen Totpunkt an einem Kompressions- bzw. Verdichtungshub funken- bzw. fremdzündet.
  11. Funkenzündungsmotor nach Anspruch 10, weiterhin umfassend eine Einspritzeinrichtung (18) für ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder (2), wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) fähig ist, einen Betrieb der Einspritzeinrichtung (18) zu regeln bzw. zu steuern, und innerhalb des bestimmten Motorbetriebsbereichs den Kraftstoff in den Zylinder (2) durch die Einspritzeinrichtung (18) zu einem Zeitpunkt einer späten Stufe einspritzt, welcher während des Verdichtungshubs eingestellt ist, und den Kraftstoff in den Zylinder (2) durch die Einspritzeinrichtung (18) zu einem Zeitpunkt einspritzt, welcher eingestellt ist, um von dem Einspritzzeitpunkt der späten Stufe vorgerückt bzw. vorgeschoben zu sein.
  12. Funkenzündungsmotor nach Anspruch 7 bis 11, weiterhin umfassend einen Detektor für ein Detektieren der Vorzündung, wobei, wenn der Detektor die Vorzündung detektiert, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (40) durch das das effektive Verdichtungsverhältnis ändernde Modul das effektive Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers (1) um eine vorbestimmte Menge bzw. ein vorbestimmtes Ausmaß verringert, und vorübergehend ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Zylinders (2) in einer Übergangsperiode von dem Start der Verringerung des effektiven Verdichtungsverhältnisses bis zu dem Abschluss davon anreichert, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorzugsweise auf dem von der Einspritzeinrichtung (18) eingespritzten Kraftstoff basiert.
  13. Computerprogrammprodukt, umfassend in einem Computer implementierte Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6 durchführen können.
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