DE102013013527A1

DE102013013527A1 - Funkenzündungs-direkteinspritzungsmotor

Info

Publication number: DE102013013527A1
Application number: DE102013013527.3A
Authority: DE
Inventors: Kouhei Iwai; Masashi Yamakawa; Kazuhiro NAGATSU; Takashi YOUSO
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: JP6056273B2; CN103670873A; US20140060489A1; JP2014047629A; DE102013013527B4; CN103670873B; US9261041B2

Abstract

Ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor wird zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, ein Kraftstoffeinspritzventil, einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus, eine Zündkerze und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung betreibt den Motor, um eine Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb eines ersten Betriebsbereichs durchzuführen, und regelt bzw. steuert die Zündkerze, um den Motor zu betreiben, um eine Funkenzündungsverbrennung innerhalb eines zweiten Betriebsbereichs durchzuführen. Innerhalb eines spezifischen Teils des ersten Bereichs stellt die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck auf etwa 30 MPa oder darüber ein und verzögert die Verdichtungszündung auf nach einem oberen Verdichtungstotpunkt durch ein Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, um Kraftstoff in einen Zylinder in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer früheren Stufe eines Expansionshubs einzuspritzen. Unterhalb des spezifischen Teils regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil, um den Kraftstoff in den Zylinder in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs einzuspritzen.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor.
Techniken für ein Verbessern sowohl einer Abgasemissionsleistung als auch einer thermischen Effizienz waren bekannt. Beispielsweise offenbart JP 2007-154859 A eine derartige Technik unter Verwendung eines Verbrennungsmodus einer Verdichtung, um ein Mischgas innerhalb des Zylinders zu zünden. Mit bzw. bei Motoren, wo eine derartige Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, wird die Verdichtungszündungsverbrennung eine Verbrennung mit einem signifikanten Druckanstieg, wenn die Motorlast ansteigt, wobei dies eine Erhöhung von Verbrennungsgeräuschen bewirkt. Somit wurde, wie dies in JP 2007-154859 A geoffenbart ist, selbst für die Motoren, welche eine Verdichtungszündungsverbrennung durchführen, innerhalb eines Betriebsbereichs an einer Seite hoher Motorlast anstelle der Verdichtungszündungsverbrennung eine Funkenzündungsverbrennung durch den Betrieb der Zündkerze allgemein durchgeführt.
JP 2009-197740 A offenbart einen Motor, welcher eine Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb eines Betriebsbereichs niedriger Motorlast mit bzw. bei niedriger Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl ähnlich zu dem Motor durchführt, welcher in JP 2007-154859 A geoffenbart ist, in welchem der Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils innerhalb eines Teils des eine Verdichtungszündungsverbrennung durchführenden Bereichs vorgerückt bzw. vorgestellt wird, wo die Motorlast relativ hoch ist und die Motorgeschwindigkeit relativ hoch ist, so dass verbranntes Gas im Inneren des Zylinders einmal zurück zu der Seite der Einlassöffnung geblasen wird und dann das verbrannte Gas wiederum in den Zylinder mit Frischluft eingebracht wird. Auf diese Weise nimmt die Temperatur des verbrannten Gases aufgrund der Frischluft ab. Somit nimmt die Temperatur im Inneren des Zylinders ab und der signifikante Druckanstieg aufgrund der Verdichtungszündungsverbrennung kann unterdrückt bzw. verhindert werden. Die in JP 2009-197740 A geoffenbarte Lehre ist vorteilhaft beim Erweitern des Bereichs, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, zu der Seite höherer Motorlast.
Mit bzw. bei Motoren, welche eine Verdichtungszündungsverbrennung durchführen, war gewünscht, den Bereich zu erweitern, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, da die Verdichtungszündungsverbrennung vorteilhaft im Hinblick auf die Abgasemissionsleistung und thermische Effizienz ist. Jedoch wird, wie oben beschrieben, die Verdichtungszündungsverbrennung eine Verbrennung mit einem signifikanten Anstieg im Druck (dP/dt), wenn die Motorlast ansteigt, und es ist aufgrund der Beschränkung von NVH (Noise Vibration Harshness, Geräusch Vibration Rauheit) schwierig, den eine Verdichtungszündungsverbrennung durchführenden Bereich zu der Seite höherer Motorlast zu erweitern.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situationen durchgeführt und erweitert einen Betriebsbereich, wo eine Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, zu der Seite höherer Motorlast.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen raschen Anstieg des Drucks im Inneren eines Zylinders innerhalb eines Bereichs zu vermeiden, wo eine Motorlast vergleichsweise hoch ist, indem die Verdichtungszündungsverbrennung in einer Periode eines Expansionshubs durchgeführt wird. Um eine derartige Verbrennung zu erzielen, wird ein charakteristischer Kraftstoffeinspritzmodus angewandt, welcher einen Druck des Kraftstoffs erhöht, welcher einzuspritzen ist, und einen Zeitpunkt eines Einspritzens des Kraftstoffs in einen Zylinder auf nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt (CTDC) verzögert. Dieser charakteristische Kraftstoffeinspritzmodus verbessert eine Entzündbarkeit einer Verdichtungszündung und stabilisiert auch die Verdichtungszündungsverbrennung während der Periode des Expansionshubs.
Spezifisch werden ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, ein Verfahren für ein Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, welcher einen Zylinder aufweist, ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus für ein Einstellen bzw. Festlegen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen ist, eine Zündkerze, welche angeordnet ist, um in Richtung zu einem Inneren des Zylinders orientiert zu sein, und für ein Zünden von Mischgas innerhalb des Zylinders, und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Betreiben des Motorkörpers durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils, des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus und der Zündkerze.
Wenn sich ein Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines ersten Bereichs befindet, welcher ein vorbestimmter Bereich niedriger Motorlast ist, betreibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. der Controller den Motorkörper, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo das Mischgas innerhalb des Zylinders für ein Zünden komprimiert wird. Wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines zweiten Bereichs befindet, wo die Motorlast höher als der erste Bereich ist, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung die Zündkerze zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, um den Motorkörper zu betreiben, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen.
Darüber hinaus stellt, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines bestimmten Teils hoher Motorlast innerhalb des ersten Bereichs befindet, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, durch den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus ein, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung verzögert die Verdichtungszündung auf nach einem oberen Verdichtungstotpunkt durch ein Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen. Wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines Teils des ersten Bereichs befindet, wo die Motorlast unter dem spezifischen Teil ist bzw. liegt, regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder wenigstens in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen. In dem Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren für ein Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors durch die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. den Controller durchgeführt. Mit anderen Worten ist bzw. wird die Regel- bzw. Steuereinrichtung des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert, um die Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Hier können ”die späte Stufe des Verdichtungshubs” und ”die mittlere Stufe des Verdichtungshubs” die späte Stufe und die mittlere Stufe des Verdichtungshubs sein, wenn der Kompressions- bzw. Verdichtungshub in drei Perioden einer frühen Stufe, mittleren Stufe und späten Stufe unterteilt wird; und in ähnlicher Weise kann ”die frühe Stufe des Verdichtungshubs” die frühe Stufe des Verdichtungshubs sein, wenn der Verdichtungshub in drei Perioden einer frühen Stufe, mittleren Stufe und späten Stufe unterteilt wird.
Gemäß dieser Konfiguration wird, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des ersten Bereichs mit einer relativ niedrigen Motorlast befindet, der Motorkörper durch die Verdichtungszündungsverbrennung betrieben, wo das Mischgas innerhalb des Zylinders für ein Zünden komprimiert bzw. verdichtet wird. Spezifisch wird innerhalb des Teils relativ niedriger Motorlast des ersten Bereichs der Kraftstoff in den Zylinder wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt. Es ist festzuhalten, dass der Kraftstoffdruck der hohe Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber sein kann, wie dies später beschrieben wird; jedoch ist es, wenn die Kraftstoffeinspritzung in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchgeführt wird, nicht notwendig, den hohen Kraftstoffdruck einzustellen bzw. festzulegen. Dies deshalb, da die Kraftstoffeinspritzung bei einer vergleichsweise frühen Stufe und zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, wo der Luftstrom innerhalb des Zylinders vergleichsweise stark ist, ein homogenes Mischgas gebildet wird und dieses sicher verdichtet wird, um nahe dem CTDC zu zünden, und stabil verbrennt. Es ist festzuhalten, dass die Kraftstoffeinspritzung unterteilt sein bzw. werden kann, und in diesem Fall muss wenigstens eine der Vielzahl von unterteilten Kraftstoffeinspritzungen in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchgeführt werden.
Im Gegensatz dazu ist bzw. wird innerhalb eines Teils relativer hoher Motorlast des ersten Bereichs (spezifisch einem Bereich, welcher die Grenze zwischen dem ersten Bereich, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, und dem zweiten Bereich beinhaltet, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird) der Kraftstoffdruck auf den hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber eingestellt, und der Kraftstoff wird in den Zylinder in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt.
Durch ein vergleichsweises Erhöhen des Kraftstoffdrucks steigt eine Einspritzmenge an, welche pro Zeiteinheit eingespritzt wird. Bei einem Vergleichen der Drücke bei derselben Kraftstoffeinspritzmenge verkürzt der höhere Kraftstoffdruck die Periode eines Einspritzens von Kraftstoff in den Zylinder (d. h. Einspritzperiode). Dies ist vorteilhaft bei einem vergleichsweise Verkürzen der Zeit von einem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Verdichtungszündung.
Darüber hinaus ist der hohe Kraftstoffdruck vorteilhaft beim Zerstäuben eines Kraftstoffstrahls, welcher in den Zylinder einzuspritzen ist, und gemeinsam mit einem Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder bei dem hohen Kraftstoffdruck wird eine Turbulenz im Inneren des Zylinders nahe dem CTDC erhöht, und die Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders wird erhöht. Diese Faktoren verbessern Mischcharakteristika des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders nahe dem CTDC und es kann ein vergleichsweise homogenes verbrennbares Mischgas in einer kurzen Zeitperiode gebildet werden.
Da der Kraftstoff in den Zylinder wenigstens in der späten Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt wird, wie dies oben beschrieben ist, wird eine Vorzündung vermieden. Gemeinsam damit wird, wie dies oben beschrieben ist, das vergleichsweise homogene Mischgas, welches durch ein Einspritzen des Kraftstoffs bei einem hohen Kraftstoffdruck gebildet wird, sicher komprimiert bzw. verdichtet, um nach dem CTDC zu zünden, und verbrennt stabil in der Expansionshubperiode. Da ein Druck im Inneren des Zylinders allmählich bzw. schrittweise an dem Expansionshub durch ein Antreiben bzw. Fahren abgesenkt wird, wird ein scharfer bzw. starker Druckanstieg im Inneren des Zylinders, welcher durch die Verbrennung bewirkt wird, vermieden, und die Verbrennung wird eine vergleichsweise langsame Verbrennung. Andererseits wird, da das vergleichsweise homogene verbrennbare Mischgas rasch nach einem Starten der Kraftstoffeinspritzung gebildet wird, zu einem geeigneten Zeitpunkt nach dem CTDC das verbrennbare Mischgas sicher für ein Zünden verdichtet und verbrennt stabil in der Expansionshubperiode. Es ist festzuhalten, dass die Kraftstoffeinspritzung unterteilte Einspritzungen sein kann, und in diesem Fall wird wenigstens eine der Vielzahl von unterteilten Kraftstoffeinspritzungen bei der vergleichsweise späten Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchgeführt.
Da die Beschränkung von NVH als ein Resultat eines derartigen erdachten bzw. erfundenen Kraftstoffeinspritzmodus vermieden werden kann, kann die oben beschriebene Konfiguration den ersten Bereich, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, in Richtung zu der Seite hoher Motorlast erweitern.
Der Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor kann darüber hinaus eine Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder beinhalten. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann die Abgasrezirkulationseinrichtung regeln bzw. steuern, um ein EGR (Abgasrezirkulations-)Verhältnis zu ändern, wobei das EGR Verhältnis einem Verhältnis einer Menge an Abgas relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders entspricht. Wenn der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines Teils einer niedrigsten Motorlast des ersten Bereichs ist bzw. liegt (alternativ als das ”Teil einer niedrigen Motorlast des ersten Bereichs” bezeichnet), kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung ein höchstes EGR Verhältnis einstellen bzw. festlegen und das EGR Verhältnis gemäß einem Anstieg der Motorlast reduzieren. Zwischen dem spezifischen Teil des ersten Bereichs und einem Teil niedriger Motorlast des zweiten Bereichs, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung kontinuierlich das EGR Verhältnis gemäß dem Anstieg der Motorlast reduzieren.
Somit ist bzw. wird innerhalb des ersten Bereichs, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des Bereichs niedrigster Motorlast befindet, vorzugsweise das höchste EGR Verhältnis eingestellt. Das hohe EGR Verhältnis reduziert einen Pumpenverlust und verbessert den Kraftstoffverbrauch. Es ist festzuhalten, dass innerhalb des Bereichs niedrigster Motorlast, wie dies später beschrieben wird, durch ein Einbringen von verbranntem Gas hoher Temperatur in den Zylinder durch beispielsweise ein Einfangen des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders oder eine interne EGR Regelung bzw. Steuerung, welche in den Zylinder das Abgas wiederum einbringt, welches entweder zu einer Einlassöffnung oder einer Auslassöffnung ausgebracht wurde, die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung verbessert werden kann und vorteilhaft beim Stabilisieren der Verdichtungszündungsverbrennung wird.
In dem ersten Bereich wird das EGR Verhältnis vorzugsweise gemäß einem Anstieg der Motorlast verringert. Das EGR Verhältnis kann in einer schritt- bzw. stufenartigen Weise (mit anderen Worten diskontinuierlich) gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert werden, oder beispielsweise kann, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Bezug auf den Anstieg der Motorlast fixiert ist bzw. wird, das EGR Verhältnis kontinuierlich gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert werden. Das vorbestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein (Luftüberschussverhältnis von λ ≈ 1), und derart gibt es einen Vorteil fähig zu sein, einen Dreiweg-Katalysator zu verwenden. Es ist festzuhalten, dass das vorbestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beschränkt ist. Ein kontinuierliches Reduzieren des EGR Verhältnisses, während das Mischgas bei dem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechend dem Anstieg der Motorlast gehalten wird, ist äquivalent zu einem Einbringen des EGR Gases in den Zylinder soweit wie möglich, und dies wird daher vorteilhaft bei Reduzieren des Pumpenverlusts.
Innerhalb des ersten Bereichs, wo das EGR Verhältnis vorzugsweise gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert wird, wird innerhalb eines Bereichs von einem spezifischen Teil auf einer Seite einer hohen Motorlast bis zu einer Seite einer niedrigen Motorlast innerhalb des zweiten Bereichs, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird, das EGR Verhältnis vorzugsweise kontinuierlich gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert. Durch ein kontinuierliches Reduzieren des EGR Verhältnisses über die Grenze zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, wo der Verbrennungsmodus von der Verdichtungszündungsverbrennung zu der Funkenzündungsverbrennung umschaltet, ändert sich die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders nicht rasch, und somit wird das Umschalten des Verbrennungsmodus sanft, und daher kann das Auftreten von beispielsweise einem Drehmomentstoß bzw. -schlag beim Umschalten des Verbrennungsmodus unterdrückt werden. Insbesondere ist, da das Ansprechverhalten der Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Einbringen des Abgases in den Zylinder vergleichsweise niedrig ist, es vorteilhaft beim Verbessern der Regel- bzw. Steuerbarkeit.
Darüber hinaus ist durch ein kontinuierliches Einbringen des Abgases in den Zylinder auch innerhalb des zweiten Bereichs, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird, dies vorteilhaft beim Reduzieren des Pumpenverlusts wenigstens auf der Seite der niedrigen Motorlast des zweiten Bereichs, und kann eine abnormale Verbrennung, wie beispielsweise die Vorzündung und das Klopfen unterdrücken und eine Abgasemissionsleistung verbessern.
Die Abgasrezirkulationseinrichtung kann in den Zylinder ein gekühltes EGR Gas, welches ein gekühltes Abgas ist, und ein heißes EGR Gas einbringen, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist. Wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines Teils einer niedrigen Motorlast des ersten Bereichs befindet, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung nur das heiße EGR Gas in den Zylinder durch die Abgasrezirkulationseinrichtung einbringen, und wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des Teils niedriger Motorlast des zweiten Bereichs, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, befindet, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung wenigstens das gekühlte EGR Gas in den Zylinder einbringen.
Innerhalb des Teils niedriger Motorlast des ersten Bereichs wird die Temperatur an dem Ende des Verdichtungshubs im Inneren des Zylinders durch ein Einbringen lediglich des heißen EGR Gases in den Zylinder erhöht, und daher verbessert sich die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung und wird vorteilhaft beim Stabilisieren der Verdichtungszündungsverbrennung. Das heiße EGR Gas kann ein EGR Gas sein, welches in den Zylinder durch die interne EGR Regelung bzw. Steuerung eingebracht wird, wie dies oben beschrieben ist, oder kann beispielsweise ein EGR Gas sein, welches zu der Einlassseite durch ein Umgehen der EGR Kühleinrichtung für ein Kühlen des EGR Gases rezirkuliert bzw. rückgeführt wird.
Andererseits wird, wenn die Motorlast ansteigt, die Temperatur im Inneren des Zylinders an dem Ende eines Verdichtungshubs erhöht, und der Druckanstieg der Verdichtungszündungsverbrennung wird sehr stark bzw. heftig, wobei jedoch in der oben beschriebenen Konfiguration in dem spezifischen Teil, wo die Motorlast relativ hoch innerhalb des ersten Bereich ist, durch ein Einbringen wenigstens des gekühltes EGR Gases in den Zylinder die Temperatur an dem Ende des Verdichtungshubs daran gehindert wird, übermäßig hoch zu werden. Dies stabilisiert die Verdichtungszündungsverbrennung, während der scharfe Druckanstieg im Inneren des Zylinders aufgrund der Verdichtungszündungsverbrennung unterdrückt wird. Es ist festzuhalten, dass in dem spezifischen Teil sowohl das gekühlte EGR als auch das heiße EGR in den Zylinder eingebracht werden können.
Darüber hinaus wird selbst innerhalb des Teils niedriger Motorlast des zweiten Bereichs, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird, durch ein Einbringen wenigstens des gekühltes EGR Gases in den Zylinder die abnormale Verbrennung, wie beispielsweise die Vorzündung und das Klopfen vermieden, und es ist, da die Verbrennungstemperatur dadurch abgesenkt bzw. verringert wird, vorteilhaft beim Unterdrücken der Erzeugung von rohem NOx und beim Reduzieren des Kühlverlusts. Es ist festzuhalten, dass innerhalb des Teils niedriger Motorlast des zweiten Bereichs sowohl das gekühlte EGR als auch das heiße EGR in den Zylinder eingebracht werden können.
Wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des Teils des ersten Bereichs befindet, wo die Motorlast unter dem spezifischen Teil liegt, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck, um ein niedriger Kraftstoffdruck von weniger als 30 MPa zu sein, durch den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus einstellen, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann das Kraftstoffeinspritzventil regeln bzw. steuern, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen.
Innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast ist es, da die Kraftstoffeinspritzperiode in der frühen Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs liegt, nicht notwendig, den Kraftstoffdruck zu erhöhen. Daher kann durch ein Einstellen des niedrigen Kraftstoffdrucks die nicht notwendige Energie für ein Erhöhen des Kraftstoffdrucks unterdrückt bzw. vermieden werden, und der Kraftstoffverbrauch kann gemäß der unterdrückten bzw. vermiedenen Energie verbessert werden.
Der Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus kann eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe beinhalten, welche durch den Motorkörper betrieben wird, und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann den Druck des Kraftstoffs einstellen, welcher von dem Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen ist.
Da der Kraftstoffdruck innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast niedrig ist, kann eine Motorbetätigungskraft für ein Betätigen bzw. Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe reduziert werden, und der Kraftstoffverbrauch kann gemäß der reduzierten Kraft verbessert werden.
Ein Kolben kann hin- und herbewegbar in den Zylinder eingesetzt sein und ein konkav ausgebildeter Hohlraum kann an einer oberen Fläche des Kolbens ausgebildet sein. Wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des bestimmten Teils des ersten Bereichs befindet, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil regeln bzw. steuern, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder wenigstens in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchzuführen, so dass der Kraftstoff in den Hohlraum eingespritzt wird.
Durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Hohlraum bei dem hohen Kraftstoffdruck kann eine Strahlflusserzeugung erhöht werden, wenn der Kraftstoff in den Hohlraum eingespritzt wird, ein Luftverwendungsverhältnis durch den erhöhten Fluss bzw. Strom im Inneren des Hohlraums ist bzw. wird erhöht und es kann die Verbrennungsleistung verbessert werden.
Das Kraftstoffeinspritzventil kann ein Mehrloch-Typ sein und kann in einem zentralen Teil einer Verbrennungskammer des Motorkörpers angeordnet sein, und das Kraftstoffeinspritzventil kann eingestellt sein, um radial den Kraftstoff in den Hohlraum in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs einzuspritzen.
Durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Hohlraum bei dem höheren Kraftstoffdruck kann die Strahlflusserzeugung mehr bzw. weiter erhöht werden, wenn der Kraftstoff in den Hohlraum eingespritzt wird, das Luftverwendungsverhältnis ist bzw. wird weiter durch den erhöhten Fluss bzw. Strom im Inneren des Hohlraums erhöht und die Verbrennungsleistung kann noch weiter verbessert werden.
Die Abgasrezirkulationseinrichtung kann in den Zylinder ein gekühltes EGR Gas, welches ein gekühltes Abgas ist, und ein heißes EGR Gas einbringen, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist. Wenn der Betriebszustand des Motorkörpers zwischen dem spezifischen Teil des ersten Bereichs und einem Teil niedriger Motorlast des zweiten Bereichs liegt, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten Bereich und zweiten Bereich, kann die Abgasrezirkulationseinrichtung sowohl das gekühlte als auch das heiße EGR Gas in den Zylinder einbringen, und wenn die Motorlast ansteigt, kann sie das EGR Verhältnis durch ein Reduzieren eines Verhältnisses des heißen EGR Gases relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders reduzieren, während ein Verhältnis des gekühltes EGR Gases relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders erhöht wird, wobei das EGR Verhältnis dem Verhältnis der gesamten Menge des EGR Gases, beinhaltend das gekühlte EGR Gas und das heiße EGR Gas, relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders entspricht. Dieser Verfahrensschritt kann auch durch die Regel- bzw. Steuereinrichtung ausgeführt werden.
Das Verhältnis bzw. der Anteil des heißen EGR Gases wird vorzugsweise reduziert, während das Verhältnis des gekühlten EGR Gases gemäß dem Anstieg der Motorlast erhöht wird. Somit kann die Gastemperatur im Inneren des Zylinders entsprechend bzw. geeignet eingestellt werden, die Leistung der Verdichtungsselbstentzündung kann sichergestellt werden, die Vorzündung kann unterdrückt bzw. vermieden werden und die Verbrennung mit einer Verdichtungsselbstentzündung kann stabilisiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches sich auf eine Regelung bzw. Steuerung des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors bezieht.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche eine Verbrennungskammer zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches einen Betriebsbereich des Motors beispielhaft darstellt.
5A zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall, wo eine Einlasshubeinspritzung in einem CI(Compression-Ignition, Verdichtungszündungs-)Modus durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate einer CI Verbrennung, welche dadurch bewirkt wird; 5B zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall, wo eine verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem CI Modus durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate der CI Verbrennung, welche dadurch bewirkt wird; 5C zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Zündzeitpunkts in einem Fall, wo die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in einem SI(Spark-Ignition, Funkenzündungs-)Modus durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate der SI Verbrennung, welche dadurch bewirkt wird; und 5D zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Zündzeitpunkts in einem Fall, wo unterteilte Einspritzungen der Einlasshubeinspritzung und der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus durchgeführt werden, und einer Wärmefreisetzungsrate der SI Verbrennung, welche dadurch bewirkt wird.
6 zeigt Diagramme, welche den Zustand einer SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, mit dem Zustand der konventionellen SI Verbrennung vergleichen.
7 zeigt Diagramme, welche Änderungen eines Zustands im Inneren eines Zylinders in Bezug auf einen Unterschied in Motorlasten illustrieren, in welchen das Teil (a) eine Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (b) eine Temperatur im Inneren des Zylinders beim Starten einer Kompression bzw. Verdichtung zeigt, das Teil (c) eine Sauerstoffkonzentration zeigt, und das Teil (d) ein externes EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt.
8 zeigt Diagramme, welche Änderungen des Zustands im Inneren des Zylinders relativ zu einem Unterschied in Motorlasten illustrieren, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (d) ein externes EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt, das Teil (e) eine Abgasventilzeitsteuerung zeigt, das Teil (f) eine Einlassventilzeitsteuerung zeigt, und das Teil (g) ein Anheben eines Einlassventils zeigt.
9 zeigt Diagramme, welche Änderungen des Zustands im Inneren des Zylinders relativ zu einem Unterschied in Motorlasten illustrieren, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (d) das externe EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt, das Teil (h) eine Drosselöffnung zeigt, das Teil (i) eine EGR Ventilöffnung zeigt, und das Teil (j) eine Öffnung eines EGR Kühleinrichtungs-Bypassventils zeigt.
10 zeigt Diagramme, welche Änderungen des Zustands im Inneren des Zylinders illustrieren, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (k) einen Einspritzungs-Startzeitpunkt des Kraftstoffs zeigt, das Teil (l) einen Kraftstoffdruck zeigt, und das Teil (m) den Zündzeitpunkt zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung von Öffnungs- und Schließzeitpunkten der Einlass- und Auslassventile mit dem internen EGR Verhältnis zeigt.
12 zeigt eine Beziehung zwischen dem EGR Verhältnis und der Motorlast in Bezug auf eine bestimmte Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl.
13 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors verschieden von 1 zeigt.
14 ist eine Seitenansicht, welche eine Konfiguration eines Abgassammlers bzw. -verteilers des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors zeigt, welcher in 13 gezeigt ist.
15 ist eine Seitenansicht, welche eine Konfiguration von unabhängigen Auslassdurchtritten zeigt, welche an dem Abgassammler des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors vorgesehen sind, welcher in 13 gezeigt ist.
16 ist eine Seitenansicht, welche eine Konfiguration von Bypassdurchtritten zeigt, welche an dem Abgassammler des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors vorgesehen sind, welcher in 13 gezeigt ist.
17 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie A-A in 15 genommen ist.
18 ist ein Blockdiagramm, welches sich auf eine Regelung bzw. Steuerung des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors bezieht, welcher in 13 gezeigt ist.
19 zeigt Diagramme, welche Änderungen eines Zustands im Inneren eines Zylinders relativ zu einem Unterschied in Motorlasten in dem Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor illustrieren, welcher in 13 gezeigt ist, in welchen das Teil (a) eine Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (b) eine Temperatur im Inneren des Zylinders bei einem Starten einer Verdichtung zeigt, das Teil (c) eine Sauerstoffkonzentration zeigt, und das Teil (d) ein externes EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt.
20 zeigt Diagramme, welche Änderungen eines Zustands im Inneren eines Zylinders relativ zu einem Unterschied in Motorlasten in dem Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor illustrieren, welcher in 13 gezeigt ist, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (d) das externe EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt, das Teil (e) eine Auslassventilzeitsteuerung zeigt, das Teil (f) eine Einlassventilzeitsteuerung zeigt und das Teil (g) ein Anheben des Einlassventils zeigt.
21 zeigt Diagramme, welche Änderungen eines Zustands im Inneren eines Zylinders relativ zu einem Unterschied in Motorlasten in dem Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor illustrieren, welcher in 13 gezeigt ist, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (d) das externe EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt, das Teil (h) eine Drosselöffnung zeigt, das Teil (i) eine EGR Öffnung zeigt und das Teil (j) eine Öffnung des Durchströmschaltventils zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist eine Illustration. 1 und 2 zeigen eine schematische Konfiguration eines Motors 1 (Motorkörpers) dieser Ausführungsform. Der Motor 1 ist ein Funkenzündungs-Benzinmotor, welcher in einem Fahrzeug angeordnet und mit einem Kraftstoff versorgt wird, welcher wenigstens Benzin enthält. Der Motor 1 beinhaltet einen Zylinderblock 11, welcher mit einer Mehrzahl von Zylindern 18 versehen ist (es ist festzuhalten, dass, obwohl nur ein Zylinder in 1 illustriert ist, hier vier Zylinder beispielsweise linear vorgesehen sind), einen Zylinderkopf 12, welcher auf dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, welche unter dem Zylinderblock 11 angeordnet ist und wo ein Schmiermittel gespeichert ist. Im Inneren der Zylinder 18 sind hin- und hergehende Kolben 14, welche mit einer Kurbelwelle 15 jeweils über Verbindungsstangen 142 gekoppelt sind, eingepasst. Wie dies in 3 in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, ist ein Hohlraum 141, welcher eine rückspringende Form bzw. Gestalt wie beispielsweise diejenige aufweist, welche in einem Dieselmotor verwendet wird, an einer oberen Fläche bzw. Seite jedes Kolbens 14 ausgebildet. Wenn sich der Kolben 14 an einer Position nahe einem oberen Totpunkt einer Verdichtung bzw. Kompression (CTDC) befindet, ist der Hohlraum 141 in Richtung zu einer Einspritzeinrichtung 67 gerichtet, welche später beschrieben wird. Der Zylinderkopf 12, die Zylinder 18 und die Kolben 14 sind jeweils mit den Hohlraum 141 unterteilenden Verbrennungskammern 19 ausgebildet. Es ist festzuhalten, dass die Form bzw. Gestalt der Verbrennungskammer 19 nicht auf die Form in der Illustration beschränkt ist. Beispielsweise können die Form des Hohlraums 141, die Form der oberen Fläche des Kolbens 14 und die Form eines Deckenteils der Verbrennungskammer 19 geeignet geändert werden.
Ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist vergleichsweise hoch eingestellt bzw. festgelegt, um etwa 15:1 oder darüber zu sein, um eine theoretische thermische Effizienz zu verbessern und eine Verdichtungszündungsverbrennung (später beschrieben) zu stabilisieren. Es ist festzuhalten, dass das geometrische Verdichtungsverhältnis in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs von etwa 15:1 bis etwa 20:1 eingestellt werden kann.
In dem Zylinderkopf 12 sind eine Einlassöffnung bzw. ein Einlassport 16 und eine Auslassöffnung bzw. ein Auslassport 17 ausgebildet, und ein Einlassventil 21 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Einlassöffnung 16 an der Seite der Verbrennungskammer 19 und ein Auslassventil 22 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Auslassöffnung 17 an der Seite der Verbrennungskammer 19 sind für jeden der Zylinder 18 angeordnet.
In einem Ventiltrieb- bzw. -steuerungssystem des Motors 1 für ein Betreiben bzw. Betätigen der Einlass- und Auslassventile 21 und 22 ist ein Mechanismus, wie beispielsweise ein hydraulisch betätigter variabler Ventilmechanismus 71 (siehe 2 nachfolgend, kann als die VVL (variable Ventilanhebung, Variable Valve Lift) bezeichnet werden) für ein Umschalten eines Betriebsmodus des Auslassventils 22 zwischen einem normalen Modus und einem speziellen Modus an einer Auslassseite vorgesehen. Die VVL 71 (die detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) ist vorzugsweise konfiguriert, um zwei Arten von Nocken mit voneinander verschiedenen Nockenprofilen, in welchen ein erster Nocken eine Nockennase aufweist und ein zweiter Nocken zwei Nockennasen aufweist; und einen Totgangmechanismus für ein selektives Übertragen eines Betriebs- bzw. Betätigungszustands von irgendeinem des ersten und zweiten Nockens auf das Auslassventil zu beinhalten. Wenn der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des ersten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, arbeitet das Auslassventil 22 in dem normalen Modus, wo es nur einmal während des Auslasshubs öffnet. Andererseits arbeitet, wenn der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des zweiten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, das Auslassventil 22 in dem speziellen Modus, wo es einmal während des Auslasshubs und noch einmal während des Einlasshubs öffnet, wobei dies eine sogenannte Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen ist. Zwischen dem normalen und speziellen Modus der VVL 71 wird gemäß einem Betriebszustand des Motors umgeschaltet. Spezifisch wird der spezielle Modus für eine Regelung bzw. Steuerung verwendet, welche sich auf eine interne EGR bezieht. Nachfolgend kann der Prozess eines Betätigens der VVL 71 in dem normalen Modus, um nicht die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, als ”Ausschalten der VVL 71” bezeichnet werden, und der Prozess eines Betätigens bzw. Betreibens der VVL 71 in dem speziellen Modus, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, kann als ”Einschalten der VVL 71” bezeichnet werden. Es ist festzuhalten, dass ein elektromagnetisch betätigtes Ventilsystem für ein Betätigen des Auslassventils 22 durch ein elektromagnetisches Stellglied bzw. Betätigungselement für ein Umschalten zwischen dem normalen und speziellen Modus angewandt werden kann. Darüber hinaus ist die Ausführung der internen EGR nicht auf die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen beschränkt, und sie kann beispielsweise durch eine Regelung bzw. Steuerung einer internen EGR durch eine Einlassregelung bzw. -steuerung eines zweimaligen Öffnens oder durch eine Regelung bzw. Steuerung einer internen EGR erzielt werden, wo verbranntes Gas in dem Zylinder 18 durch ein Einstellen bzw. Festlegen einer negativen Überlappungsperiode verbleibt bzw. zurückgelassen wird, wo sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile 21 und 22 während des Auslasshubs oder des Einlasshubs geschlossen sind bzw. werden.
Während das Ventiltriebsystem an der Auslassseite mit der VVL 71 versehen ist, wie dies in 2 gezeigt ist, sind ein phasenvariabler Mechanismus 72 (kann nachfolgend als die VVT (Variable Valve Timing, variable Ventilzeitsteuerung) bezeichnet werden) für ein Ändern einer Rotationsphase einer Einlassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15 und ein variabler Anhebemechanismus 73 (kann nachfolgend als die CVVL (Continuously Variable Valve Lift, kontinuierlich variable Ventilanhebung) bezeichnet werden) für ein kontinuierliches Ändern eines Anhebens bzw. Hubs des Einlassventils 21 vorzugsweise an einer Einlassseite des Ventiltriebsystems vorgesehen. Eine gut bekannte hydraulische, elektromagnetische oder mechanische Struktur kann geeignet für die VVT 72 (eine detaillierte Struktur ist nicht illustriert) angewandt bzw. eingesetzt werden. Darüber hinaus können verschiedene Arten einer gut bekannten Struktur geeignet für die CVVL 73 (eine detaillierte Struktur ist nicht illustriert) angewandt werden. Öffnungs- und Schließzeitpunkte und das Anheben des Einlassventils 21 können durch die VVT 72 bzw. die CVVL 73 geändert werden.
Für jeden Zylinder 18 ist die Einspritzeinrichtung 67 für ein direktes Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder 18 an dem Zylinderkopf 12 festgelegt. Wie dies in einer vergrößerten Weise in 3 gezeigt ist, ist ein Düsenloch der Einspritzeinrichtung 67 in einem zentralen Teil der Deckenfläche der Verbrennungskammer 19 angeordnet, um in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 19 orientiert zu sein. Die Einspritzeinrichtung 67 spritzt den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 19 in einer Menge gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 zu einem Einspritzzeitpunkt ein, welcher gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 eingestellt bzw. festgelegt ist. In dieser Ausführungsform ist die Einspritzeinrichtung 67 (eine detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) eine Mehrloch-Einspritzeinrichtung, welche mit einer Vielzahl von Düsenlöchern ausgebildet ist. Somit spritzt die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff derart ein, dass sich der Kraftstoffstrahl radial von der zentralen Position der Verbrennungskammer 19 verteilt. Wie dies durch die Pfeile in 3 angedeutet ist, fließt bzw. strömt zu einem Zeitpunkt entsprechend demjenigen, zu welchem der Kolben 14 die Position nahe dem CTDC erreicht, der Kraftstoffstrahl, welcher eingespritzt wird, um sich radial von dem zentralen Teil der Verbrennungskammer 19 zu verteilen, entlang einer Wandoberfläche des Hohlraums 141, welcher an der Kolbenoberseite ausgebildet ist. Daher kann gesagt werden, dass der Hohlraum 141 ausgebildet ist, um darin den Kraftstoffstrahl zu enthalten, welcher zu dem Zeitpunkt entsprechend demjenigen eingespritzt wird, zu welchem der Kolben 14 die Position nahe dem CTDC erreicht. Die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 ist vorteilhaft bei einem Verkürzen einer Mischgas-Ausbildungsperiode und der Verbrennungsperiode, nachdem der Kraftstoff eingespritzt wird. Es ist festzuhalten, dass die Einspritzeinrichtung 67 nicht auf die Mehrloch-Einspritzeinrichtung beschränkt ist und eine Einspritzeinrichtung vom Typ eines außen öffnenden Ventils sein kann.
Ein Kraftstoffzufuhrpfad bzw. -weg koppelt zwischen einem Kraftstofftank bzw. -behälter (nicht illustriert) und den Einspritzeinrichtungen 67. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches vorzugsweise eine Kraftstoffpumpe 63 und eine Common Rail bzw. gemeinsame Kraftstoffleitung 64 aufweist und für ein Zuführen des Kraftstoffs zu jeder der Einspritzeinrichtungen 67 bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck dient, ist innerhalb des Kraftstoffzufuhrpfads vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Die Kraftstoffpumpe 63 pumpt den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter zu der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64, und die gemeinsame Kraftstoffleitung 64 kann den gepumpten Kraftstoff bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck sammeln bzw. speichern. Durch ein Öffnen der Düsenlöcher der Einspritzeinrichtung 67 wird der Kraftstoff, welcher in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 gesammelt bzw. gespeichert ist, von den Düsenlöchern der Einspritzeinrichtung 67 eingespritzt. Hier ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolben- bzw. Plungertyppumpe (nicht illustriert) und wird durch den Motor 1 betrieben. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches die durch den Motor betriebene Pumpe enthält, ermöglicht die Zufuhr von Kraftstoff zu der Einspritzeinrichtung 67 bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber. Der Kraftstoffdruck kann auf etwa 120 MPa maximal eingestellt bzw. festgelegt sein. Wie dies später beschrieben wird, wird der Druck des Kraftstoffs, welcher zu der Einspritzeinrichtung 67 zuzuführen ist, gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 geändert. Es ist festzuhalten, dass das Kraftstoffzufuhrsystem 62 nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist.
Darüber hinaus ist in dem Zylinderkopf 12, wie dies in 3 gezeigt ist, eine Zündkerze 25 für ein Zünden des Mischgases im Inneren der Verbrennungskammer 19 für jeden Zylinder 18 festgelegt. In dieser Ausführungsform ist die Zündkerze 25 den Zylinderkopf 12 durchdringend angeordnet, um sich schräg nach unten von der Auslassseite des Motors 1 zu erstrecken. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist eine Spitze der Zündkerze 25 in Richtung zum Inneren des Hohlraums 141 des Kolbens 14 bei dem CTDC gerichtet bzw. orientiert.
An einer Seitenoberfläche des Motors 1 ist bzw. wird, wie dies in 1 gezeigt ist, ein Einlassdurchtritt 30 angeschlossen bzw. verbunden, um mit jeder der Einlassöffnungen 16 der Zylinder 18 zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen. An der anderen Seite des Motors 1 ist bzw. wird ein Auslassdurchtritt 40 für ein Ausbringen des verbrannten Gases (Abgases) angeschlossen, welches von jeder der Verbrennungskammern 19 der Zylinder 18 ausgebracht wird.
Eine Luftreinigungseinrichtung 31 für ein Filtern von Einlassluft ist in einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. Ein Druckausgleichsbehälter 33 ist nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 an der stromabwärtigen Seite des Druckausgleichsbehälters 33 ist verzweigt, um unabhängige Durchtritte darzustellen, welche sich in Richtung zu den jeweiligen Zylindern 18 erstrecken, und stromabwärtige Enden der unabhängigen Durchtritte sind mit den jeweiligen Einlassöffnungen bzw. -ports 16 für jeden der Zylinder 18 verbunden.
Ein Zwischenkühler/Wärmer 34 vom wassergekühlten Typ für ein Kühlen oder Erhitzen bzw. Erwärmen von Luft und ein Drosselventil 36 für ein Einstellen einer Einlassluftmenge zu jedem Zylinder 18 sind zwischen der Luftreinigungseinrichtung 31 und dem Druckausgleichsbehälter 33 in dem Einlassdurchtritt 30 angeordnet. Darüber hinaus ist ein Zwischenkühler-Bypassdurchtritt 35 für ein Umgehen des Zwischenkühlers/Wärmers 34 mit dem Einlassdurchtritt 30 verbunden, und ein Zwischenkühler-Bypassventil 351 für ein Einstellen einer Luftströmungsrate, welche durch den Durchtritt 35 hindurchtritt, ist innerhalb des Zwischenkühler-Bypassdurchtritts 35 angeordnet. Ein Verhältnis einer Fluss- bzw. Strömungsrate des Zwischenkühler-Bypassdurchtritts 35 und einer Strömungsrate des Zwischenkühlers/Wärmers 34 ist bzw. wird durch ein Einstellen einer Öffnung des Zwischenkühler-Bypassventils 351 eingestellt, und dadurch kann eine Temperatur von Frischluft, welche in den Zylinder 18 einzubringen ist, eingestellt werden.
Ein stromaufwärtiger Abschnitt des Auslassdurchtritts 40 ist mit einem Abgassammler bzw. Auslassverteiler, welcher unabhängige Durchtritte aufweist, welche in Richtung zu den jeweiligen Zylindern 18 verzweigt sind und mit jeweiligen äußeren Enden der Auslassöffnungen bzw. -ports 17 verbunden sind, und einem Sammler- bzw. Verteilerquerschnitt ausgebildet, wo sich die unabhängigen Durchtritte miteinander vereinigen. In einem Abschnitt des Abgas- bzw. Auslassdurchtritts 40 an der stromabwärtigen Seite des Auslassverteilers sind ein direkter Katalysator 41 und ein Unterbaukatalysator 42 als ein Abgasemissions-Regel- bzw. -Steuersystem für ein Reinigen von gefährlichen Komponenten verbunden bzw. angeschlossen, welche in dem Abgas enthalten sind. Jeder des direkten Katalysators 41 und des Unterbaukatalysators 42 beinhaltet ein Zylindergehäuse und beispielsweise einen Dreiweg-Katalysator, welcher in einem Strömungsdurchtritt innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 zwischen dem Druckausgleichsbehälter 33 und dem Drosselventil 36 ist mit einem Abschnitt des Auslassdurchtritts 40 an der stromaufwärtigen Seite des direkten Katalysators 41 über einen EGR Durchtritt 50 für ein Rezirkulieren bzw. Rückführen eines Teils des Abgases zu dem Einlassdurchtritt 30 verbunden. Der EGR Durchtritt 50 beinhaltet vorzugsweise einen Hauptdurchtritt 51, welcher mit einem EGR Kühler 52 für ein Kühlen des Abgases durch ein Motorkühlmittel angeordnet ist, und einen EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 für ein Umgehen des EGR Kühlers 52. Ein EGR Ventil 511 für ein Einstellen einer Rezirkulations- bzw. Rückführmenge des Abgases zu dem Einlassdurchtritt 30 ist innerhalb des Hauptdurchtritts 51 angeordnet. Ein EGR Kühler-Bypassventil 531 für ein Einstellen einer Strömungsrate des Abgases, welches durch den EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 strömt bzw. fließt, ist innerhalb des EGR Kühler-Bypassdurchtritts 53 angeordnet.
Der Dieselmotor 1 mit der Konfiguration, wie sie oben beschrieben ist, wird durch ein Antriebsstrang-Regel- bzw. -Steuermodul 10 geregelt bzw. gesteuert (nachfolgend kann dies als das PCM bezeichnet werden). Das PCM 10 ist bzw. wird durch eine CPU, einen Speicher, eine Zähler-Zeitgeber-Gruppe, ein Interface und einen Mikroprozessor mit Pfaden für ein Verbinden dieser Einheiten konfiguriert. Das PCM 10 konfiguriert den Controller bzw. eine Regel- bzw. Steuereinrichtung.
Wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, werden Detektionssignale von verschiedenen Arten von Sensoren SW1 bis SW16 zu dem PCM 10 eingegeben. Die verschiedenen Arten von Sensoren können die folgenden Sensoren beinhalten: einen Luftstromsensor SW1 für ein Detektieren der Fluss- bzw. Strömungsrate der Frischluft und einen Einlassluft-Temperatursensor SW2 für ein Detektieren der Temperatur der Frischluft, welche an der stromabwärtigen Seite der Luftreinigungseinrichtung 31 angeordnet sind; einen zweiten Einlassluft-Temperatursensor SW3, welcher an der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers/Wärmers 34 angeordnet ist und für ein Detektieren der Temperatur der Frischluft nach einem Passieren des Zwischenkühlers/Wärmers 34 dient; einen EGR Gas-Temperatursensor SW4, welcher nahe einem verbindenden bzw. Verbindungsteil des EGR Durchtritts 50 mit dem Einlassdurchtritt 30 angeordnet ist und für ein Detektieren der Temperatur von externem EGR Gas dient; einen Einlassöffnungs-Temperatursensor SW5, welcher an der Einlassöffnung 16 festgelegt ist und für ein Detektieren der Temperatur der Einlassluft unmittelbar vor einem Strömen in den Zylinder 18 dient; einen Zylinderinnendrucksensor SW6, welcher an dem Zylinderkopf 12 festgelegt ist und für ein Detektieren des Drucks im Inneren des Zylinders 18 dient; einen Abgastemperatursensor SW7 und einen Abgasdrucksensor SW8, welche nahe zu einem Verbindungsteil des Auslassdurchtritts 40 mit dem EGR Durchtritt 50 angeordnet sind und für ein Detektieren der Abgastemperatur bzw. des Abgasdrucks dienen; einen linearen O₂ Sensor SW9, welcher an der stromabwärtigen Seite des direkten Katalysators 41 angeordnet ist und für ein Detektieren einer Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases dient; einen Lambda O₂ Sensor SW10, welcher zwischen dem direkten Katalysator 41 und dem Unterbaukatalysator 42 angeordnet ist und für ein Detektieren der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases dient; einen Fluidtemperatursensor SW11 für ein Detektieren einer Temperatur des Motorkühlmittels; einen Kurbelwellenwinkelsensor SW12 für ein Detektieren eines Drehwinkels der Kurbelwelle 15; einen Beschleunigungseinrichtungs-Positionssensor SW13 für ein Detektieren einer Beschleunigungseinrichtungsöffnungsmenge entsprechend einem Winkel eines Beschleunigungs- bzw. Gaspedals (nicht illustriert) des Fahrzeugs; einen Einlass-Nockenwinkelsensor SW14 und einen Auslass-Nockenwinkelsensor SW15; und einen Kraftstoffdrucksensor SW16, welcher an dem Verteilerrohr 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 62 festgelegt ist und für ein Detektieren des Kraftstoffdrucks dient, welcher zu der Einspritzeinrichtung 67 zuzuführen ist.
Durch ein Durchführen von verschiedenen Arten von Vorgängen bzw. Betätigungen basierend auf diesen Detektionssignalen bestimmt das PCM 10 den Zustand des Motors 1, und darüber hinaus den Zustand des Fahrzeugs und gibt Regel- bzw. Steuersignale zu den Einspritzeinrichtungen 67, den Zündkerzen 25, der VVT 72 und CVVL 73 an der Einlassventilseite, der VVL 71 an der Auslassventilseite, dem Kraftstoffzufuhrsystem 62 und den Betätigungseinrichtungen bzw. Stellgliedern der verschiedenen Arten von Ventilen (Drosselventil 36, Zwischenkühler/Wärmer-Bypassventil 351, dem EGR Ventil 511 und dem EGR Kühler-Bypassventil 531) gemäß dem bestimmten Zustand aus. Auf diese Weise betreibt das PCM 10 den Motor 1.
4 zeigt ein Beispiel eines Betriebsbereichs des Motors 1. Innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast, wo eine Motorlast relativ niedrig ist, führt der Motor 1 nicht eine Zündung durch die Zündkerze 25 durch und führt eine Verdichtungszündungsverbrennung durch, in welcher eine Verbrennung durch eine Verdichtungs- bzw. Kompressionsselbstentzündung generiert bzw. erzeugt wird, um einen Kraftstoffverbrauch und eine Abgasemissionsleistung zu verbessern. Jedoch wird mit der Verdichtungszündungsverbrennung die Geschwindigkeit der Verbrennung übermäßig rasch, wenn die Last bzw. Belastung des Motors ansteigt, und bewirkt dadurch ein Problem von Verbrennungsgeräuschen, etc. Daher wird bei dem Motor 1 innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast, wo die Motorlast relativ hoch ist, die Verdichtungszündungsverbrennung gestoppt bzw. angehalten und zu einer Funkenzündungsverbrennung unter Verwendung der Zündkerze 25 umgeschaltet. Wie dies oben beschrieben ist, ist der Motor 1 konfiguriert, um einen Verbrennungsmodus gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1, insbesondere der Last des Motors 1, zwischen einem CI Modus (Compression-Ignition, Verdichtungs-Zündung), wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, und einem SI Modus (Spark Ignition, Funkenzündung) umzuschalten, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird. Es ist zu beachten, dass die Grenzlinie eines Umschaltens des Verbrennungsmodus nicht auf das Beispiel in der Illustration bzw. Darstellung beschränkt ist.
Der CI Modus ist bzw. wird in drei Bereiche gemäß den Niveaus der Motorlast unterteilt. Spezifisch wird innerhalb eines Bereichs (1) mit der niedrigsten Motorlast in dem CI Modus heißes EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht, um die Entzündbarkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung zu verbessern. Dies wird erzielt durch ein Einschalten der VVL 71 und Durchführen der Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweifachem Öffnen eines Öffnens des Auslassventils 22 während des Einlasshubs (später im Detail beschrieben). Die Einbringung des heißen EGR Gases erhöht die Temperatur an dem Ende eines Verdichtungs- bzw. Kompressionshubs und ist vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb des Bereichs (1) mit niedriger Motorlast. Darüber hinaus spritzt innerhalb des Bereichs (1), wie dies in 5A gezeigt ist, die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs ein, und somit wird ein homogenes mageres Mischgas gebildet. Ein Luftüberschussverhältnis λ des Mischgases kann beispielsweise auf etwa 2,4:1 oder höher eingestellt bzw. festgelegt werden, um die Unterdrückung der Erzeugung von rohem NOx zu ermöglichen und die Abgasemissionsleistung zu verbessern. Somit wird, wie dies in 5A gezeigt ist, das magere Mischgas komprimiert, um sich nahe dem CTDC selbst zu entzünden.
Obwohl dies später im Detail beschrieben werden wird, wird in einem Teil des Bereichs (1) mit höherer Motorlast als anderen Teilen, spezifisch dem Teil, beinhaltend die Grenze zwischen dem Bereich (1) und einem Bereich (2), selbst obwohl der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt. Dieses Einstellen auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermöglicht eine Verwendung eines Dreiweg-Katalysators, die Regelung bzw. Steuerung bei einem Umschalten zwischen dem SI und dem CI Modus ist bzw. wird vereinfacht (später beschrieben), und trägt darüber hinaus zu einem Erweitern des für den CI Modus anwendbaren Bereichs zu der Seite eines Bereichs höherer Last bei.
In dem CI Modus wird innerhalb des Bereichs (2) mit höherer Motorlast als dem Bereich (1), ähnlich zu dem Teil höherer Motorlast des Bereichs (1), der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt (siehe 5A), und das homogene Mischgas bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) wird gebildet.
Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2), da die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 naturgemäß entsprechend dem Anstieg der Motorlast ansteigt, die Menge des heißen EGR Gases reduziert, um eine Vorzündung zu vermeiden. Diese Reduktion wird, obwohl dies später im Detail beschrieben werden wird, durch ein Einstellen der Menge des internen EGR Gases erzielt, welche in den Zylinder 18 einzubringen ist. Darüber hinaus kann durch ein Einstellen der Menge an externem EGR Gas, welches den EGR Kühler 52 umgeht, die Menge an heißem EGR Gas eingestellt werden.
Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2) gekühltes EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht. Somit kann durch ein Einbringen des heißen EGR Gases bei einer hohen Temperatur und des gekühlten EGR Gases bei einer niedrigen Temperatur in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 an dem Ende des Verdichtungshubs geeignet bzw. entsprechend eingestellt werden, eine rasche Verbrennung wird vermieden, während die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung sichergestellt wird, und die Verdichtungszündungsverbrennung wird stabilisiert. Es ist festzuhalten, dass ein EGR Verhältnis (ein Verhältnis des gesamten EGR Gases des heißen EGR Gases und des gekühlten EGR Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird) so hoch wie möglich unter der Bedingung eingestellt bzw. festgelegt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases eingestellt wird, um λ ≈ 1 zu erzielen. Daher steigt innerhalb des Bereichs (2) die Kraftstoffeinspritzmenge an, wenn die Motorlast ansteigt, und somit reduziert sich das EGR Verhältnis zunehmend bzw. schrittweise.
Innerhalb eines Bereichs (3) mit der höchsten Motorlast in dem CI Modus, wobei dies eine Umschaltgrenze zwischen dem CI Modus und dem SI Modus beinhaltet, bewirkt, wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt wird, dies eine abnormale Verbrennung, wie beispielsweise eine Vorzündung. Andererseits wird, wenn eine große Menge an gekühltem EGR Gas eingebracht wird, um die Zylinderinnentemperatur an dem Ende des Verdichtungshubs zu reduzieren, sich dann die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung verschlechtern. Mit anderen Worten kann, da die Verdichtungszündungsverbrennung nicht stabil nur durch ein Regeln bzw. Steuern der Temperatur im Inneren des Zylinders 18 innerhalb des Bereichs (3) durchgeführt werden kann, durch ein Entwickeln bzw. Gestalten des Kraftstoffeinspritzmodus zusätzlich zu der Temperaturregelung bzw. -steuerung des Zylinders 18 die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden, während die abnormale Verbrennung, wie beispielsweise eine Vorzündung vermieden wird. Spezifisch wird in dem Kraftstoffeinspritzmodus, wie dies in 5B gezeigt ist, der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs (nachfolgend wird die Periode als die Verzögerungsperiode bezeichnet) bei einem signifikant höheren Kraftstoffdruck im Vergleich zu dem konventionellen Modus eingespritzt. Nachfolgend wird dieser charakteristische Kraftstoffeinspritzmodus als die ”verzögerte Einspritzung bei hohem Druck” oder einfach ”verzögerte Einspritzung” bezeichnet. Durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden, während die abnormale Verbrennung innerhalb des Bereichs (3) vermieden wird. Die Details der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck werden später beschrieben werden.
Innerhalb des Bereichs (3) werden das heiße EGR Gas und das gekühlte EGR Gas in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis ähnlich zu dem Bereich (2) eingebracht. Somit wird die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 an dem Ende des Verdichtungshubs entsprechend bzw. geeignet eingestellt und die Verdichtungszündungsverbrennung wird stabilisiert.
Während der CI Modus drei unterteilte Bereiche gemäß der Motorlast aufweist, wird der SI Modus in zwei Bereiche (4) und (5) gemäß der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unterteilt. Wenn der Betriebsbereich des Motors 1 in zwei Bereiche höherer und niedrigerer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl in 4 unterteilt wird, entspricht der Bereich (4) dem Bereich niedrigerer Motorgeschwindigkeit und es entspricht der Bereich (5) dem Bereich höherer Motorgeschwindigkeit. Obwohl in den Betriebsbereichen, welche in 4 gezeigt sind, die Grenze zwischen den Bereichen (4) und (5), welche sich relativ zu der Motorlast erstreckt, in der Richtung der Motorgeschwindigkeit geneigt ist, ist die Grenze nicht auf das illustrierte Beispiel beschränkt.
In jedem der Bereiche (4) und (5) wird das Mischgas auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ähnlich zu den Bereichen (2) und (3) eingestellt bzw. festgelegt. Dadurch ist bzw. wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) über die Grenze zwischen dem CI Modus und SI Modus fixiert, und dies ermöglicht die Verwendung eines Dreiweg-Katalysators. Darüber hinaus ist bzw. wird innerhalb der Bereiche (4) und (5), obwohl dies später im Detail beschrieben wird, das Drosselventil 36 im Wesentlichen vollständig geöffnet und die Frischluftmenge und die Menge an externem EGR Gas, welche in den Zylinder 18 einzubringen sind, werden durch die Öffnungseinstellung des EGR Ventils 511 eingestellt. Eine derartige Einstellung des Verhältnisses an Gas, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, reduziert einen Pumpenverlust, und durch ein Einbringen einer großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 wird die Verbrennungstemperatur der Funkenzündungsverbrennung unterdrückt bzw. verringert, um niedrig zu sein und einen Kühlverlust zu reduzieren. Innerhalb der Bereiche (4) und (5) wird das externe EGR Gas, welches hauptsächlich durch ein Durchtreten durch den EGR Kühler 52 gekühlt wird, in den Zylinder 18 eingebracht. Somit wird dies vorteilhaft, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden als auch um die Erzeugung von rohem NOx zu unterdrücken. Es ist festzuhalten, dass innerhalb eines Bereichs voller Motorlast das EGR Ventil 511 vollständig geschlossen ist, um die externe EGR aufzuheben bzw. zu verhindern.
Das geometrische Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist bzw. wird, wie oben beschrieben, auf etwa 15:1 oder darüber (z. B. etwa 18:1) eingestellt. Da ein hohes Verdichtungsverhältnis die Zylinderinnentemperatur und den Zylinderinnendruck an dem Ende des Verdichtungshubs erhöht, ist es vorteilhaft beim Stabilisieren der Verdichtungszündungsverbrennung in dem CI Modus, insbesondere innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast des CI Modus (z. B. des Bereichs (1)). Demgegenüber bewirkt in dem SI Modus, welcher der Bereich hoher Motorlast ist, dieses hohe Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ein Problem, dass die abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung und Klopfen) leicht auftritt.
Somit wird mit bzw. bei dem Motor 1 die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck innerhalb der Bereiche (4) und (5) des SI Modus durchgeführt, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden. Spezifisch wird innerhalb des Bereichs (4) bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber, wie dies in 5C gezeigt ist, nur die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck durchgeführt, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Verzögerungsperiode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt wird. Andererseits wird innerhalb des Bereichs (5), wie dies in 5D gezeigt ist, ein Teil des Kraftstoffs für eine Einspritzung in den Zylinder 18 in einer Einlasshubperiode eingespritzt, wo das Einlassventil 21 geöffnet ist, und der Rest des Kraftstoffs für die Einspritzung wird in den Zylinder 18 innerhalb der Verzögerungsperiode eingespritzt. Mit anderen Worten wird innerhalb des Bereichs (5) eine unterteilte Einspritzung von Kraftstoff durchgeführt. Hier ist die Einlasshubperiode, wo das Einlassventil 21 geöffnet ist bzw. wird, eine Periode, welche basierend auf Öffnungs- und Schließzeitpunkten des Einlassventils definiert wird, und nicht eine Periode, welche basierend auf der Kolbenposition definiert wird. Hier kann das Ende des Einlasshubs relativ zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben einen unteren Einlasstotpunkt (IBDC) erreicht, in Abhängigkeit von dem Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 variieren, welcher durch die CVVL 73 und die VVT 72 geändert wird.
Als nächstes wird die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, welche Diagramme zeigt, welche Unterschiede in einer Wärmefreisetzungs- bzw. -freigaberate (oberes Diagramm) und eines Ausmaßes einer Reaktion von nicht verbranntem Mischgas (unteres Diagramm) zwischen einer SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, welche oben beschrieben ist (durchgehende Linie), und der konventionellen SI Verbrennung vergleichen, in welcher die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird (unterbrochene Linie). Die laterale Achse in 6 zeigt den Kurbelwellenwinkel an. Der Vergleich wird unter einer Bedingung durchgeführt, dass sich der Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 innerhalb des Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl mit hoher Motorlast (d. h. Bereich (4)) befindet, und eine Kraftstoffmenge, welche einzuspritzen ist, dieselbe zwischen der SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, und der konventionellen SI Verbrennung ist.
Zuerst wird für die konventionelle SI Verbrennung eine vorbestimmte Menge an Kraftstoff in den Zylinder 18 während des Einlasshubs eingespritzt (unterbrochene Linie in dem oberen Diagramm). Nachdem der Kraftstoff eingespritzt ist bzw. wird, wird ein vergleichsweise homogenes Mischgas im Inneren des Zylinders 18 gebildet, bevor der Kolben 14 den CTDC erreicht. Darüber hinaus wird in diesem Fall die Zündung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt, welcher durch den ersten weißen Kreis nach dem CTDC angedeutet ist, und dann startet die Verbrennung. Nachdem die Verbrennung startet, wie dies durch die unterbrochene Linie in dem oberen Diagramm von 6 angezeigt ist, endet die Verbrennung nach einem Fortschreiten durch eine Spitze bzw. einen Peak der Wärmefreigabe- bzw. -freisetzungsrate. Eine Periode bzw. ein Zeitraum von dem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu dem Ende der Verbrennung entspricht einer reagierbaren Zeitdauer von nicht verbranntem Mischgas (nachfolgend kann dies einfach als die reagierbare bzw. Reaktionszeitdauer bezeichnet werden) und es schreitet, wie dies durch die unterbrochene Linie in dem unteren Diagramm von 6 angedeutet ist, die Reaktion des nicht verbrannten Mischgases fortnehmend bzw. schrittweise innerhalb der reagierbaren Zeitdauer weiter. Die gepunktete Linie in dem unteren Diagramm zeigt einen Zündungsschwellwert an (d. h. eine Reaktivität des nicht verbrannten Mischgases, welches gezündet wird). Die konventionelle SI Verbrennung hat in Kombination mit dem Bereich der niedrigen Motorgeschwindigkeit eine extrem lange reagierbare Zeitdauer, und die Reaktion des nicht verbrannten Mischgases hält ein Fortschreiten für bzw. über die reagierbare Zeitdauer aufrecht, und daher überschreitet die Reaktivität des nicht verbrannten Mischgases den Zündungsschwellwert um den Zündzeitpunkt, wodurch die abnormale Verbrennung, wie eine Vorzündung und ein Klopfen, bewirkt wird.
Andererseits zielt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck darauf ab, die abnormale Verbrennung durch ein Verkürzen der reagierbaren Zeitdauer zu vermeiden. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die reagierbar Zeitdauer in diesem Fall eine gesamte Zeitdauer einer Periode bzw. eines Zeitraums, wo die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff einspritzt ((1) eine Einspritzperiode), einer Periode von dem Ende der Einspritzung, bis das verbrennbare Mischgas um die Zündkerze 25 gebildet wird ((2) eine ein Mischgas bildende Periode), und einer Periode von dem Start der Verbrennung, welche durch die Zündung gestartet wird, bis die Verbrennung endet ((3) eine Verbrennungsperiode), mit anderen Worten (1) + (2) + (3). Die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck verkürzt jede der Einspritzperioden, der das Mischgas bildenden Periode und der Verbrennungsperiode, und verkürzt dadurch die reagierbare Zeitdauer. Die Verfahren eines Verkürzens der Perioden werden aufeinanderfolgend beschrieben.
Zuerst erhöht ein hoher Kraftstoffdruck relativ die Kraftstoffeinspritzmenge, welche von der Einspritzeinrichtung 67 pro Zeiteinheit eingespritzt wird. Daher wird in einem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt ist, eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Einspritzperiode des Kraftstoffs im Wesentlichen wie folgt: die Einspritzperiode erstreckt bzw. verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Einspritzperiode wird kürzer bzw. verkürzt sich, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Daher verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, in welcher der Kraftstoffdruck signifikant höher als der konventionelle Druck eingestellt bzw. festgelegt ist, die Einspritzperiode.
Darüber hinaus ist der hohe Kraftstoffdruck vorteilhaft beim Zerstäuben des Kraftstoffstrahls, welcher in den Zylinder 18 eingespritzt wird, und erstreckt darüber hinaus einen Verteilungsabstand des Kraftstoffstrahls. Daher wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung bzw. -zerstäubung im Wesentlichen wie folgt: die Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung erstreckt bzw. verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung wird kürzer, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Darüber hinaus wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Zeitdauer, bis der Kraftstoffstrahl den Bereich um die Zündkerze 25 erreicht (die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls), im Wesentlichen wie folgt: die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck absinkt, und die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls wird kürzer, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Die ein Mischgas bildende Periode entspricht einer gesamten Zeitdauer der Zeitdauer einer Kraftstoffzerstäubung und der Zeitdauer eines Erreichens bzw. Gelangens des Kraftstoffstrahls in den Bereich der Zündkerze 25; daher verkürzt sich die ein Mischgas bildende Periode, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Daher verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, in welcher der Kraftstoffdruck signifikant höher als der konventionelle Druck eingestellt wird, die Zeitdauer einer Kraftstoffzerstäubung und die Zeitdauer für den Kraftstoffstrahl zum Gelangen in den Bereich um die Zündkerze 25, und verkürzt als ein Resultat die ein Mischgas bildende Periode. Andererseits ist, wie dies durch den weißen Kreis des Diagramms in 6 angedeutet ist, bei der konventionellen Einspritzung im Einlasshub mit dem niedrigen Kraftstoffdruck die ein Mischgas bildende Periode signifikant länger. Es ist festzuhalten, dass die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 die Zeitdauer von dem Ende der Kraftstoffeinspritzung bis dahin verkürzt, wenn der Kraftstoffstrahl in den Bereich um die Zündkerze 25 gelangt, und als ein Resultat vorteilhaft beim Verkürzen der ein Mischgas bildenden Periode wird.
Wie dies oben beschrieben ist, ermöglicht ein Verkürzen der Einspritzperiode und der ein Mischgas bildenden Periode, den Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs zu verzögern, präziser den Einspritzungs-Startzeitpunkt auf einen vergleichsweise späten Zeitpunkt zu verzögern. Daher wird, wie dies in dem oberen Diagramm von 6 gezeigt ist, mit bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Verzögerungsperiode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs durchgeführt. Obwohl aufgrund eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck die Turbulenz einer Strömung im Inneren des Zylinders stärker wird und eine kinetische Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders 18 ansteigt, ist die hohe kinetische Turbulenzenergie in Kombination mit einem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf den vergleichsweise späten Zeitpunkt vorteilhaft beim Verkürzen der Verbrennungsperiode.
Mit anderen Worten wird in einem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Verzögerungsperiode durchgeführt wird, eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der kinetischen Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode im Wesentlichen wie folgt: die kinetische Turbulenzenergie nimmt ab, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die kinetische Turbulenzenergie steigt an, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Hier nimmt, selbst wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck eingespritzt wird, in dem Fall, wo sich der Einspritzzeitpunkt an dem Einlasshub befindet, da die Zeitdauer bis zu dem Zündzeitpunkt lang ist und im Inneren des Zylinders 18 an dem Verdichtungshub nach dem Einlasshub verdichtet wird, die Turbulenz im Inneren des Zylinders 18 ab bzw. klingt ab bzw. wird verringert. Als ein Resultat wird in dem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird, die kinetische Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode vergleichsweise niedrig unabhängig von dem Kraftstoffdruck.
Eine Beziehung zwischen der kinetischen Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode und der Verbrennungsperiode wird im Wesentlichen wie folgt: die Verbrennungsperiode erstreckt bzw. verlängert sich, wenn die kinetische Turbulenzenergie abnimmt, und die Verbrennungsperiode verkürzt sich, wenn die kinetische Turbulenzenergie ansteigt. Daher wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Verbrennungsperiode wie folgt: die Verbrennungsperiode erstreckt sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Verbrennungsperiode verkürzt sich, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Mit anderen Worten verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck die Verbrennungsperiode. Andererseits erstreckt bzw. verlängert sich mit bzw. bei der konventionellen Einspritzung im Einlasshub mit dem niedrigen Kraftstoffdruck die Verbrennungsperiode. Es ist festzuhalten, dass die Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 vorteilhaft beim Erhöhen der kinetischen Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders 18 und Verkürzen der Verbrennungsperiode ist. Darüber hinaus ist sie auch vorteilhaft beim Verkürzen der Verbrennungsperiode, um den Kraftstoffstrahl innerhalb des Hohlraums 141 durch die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 zu behalten.
Wie dies oben beschrieben ist, verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck jede der Einspritzperioden, die das Mischgas bildende Periode und die Verbrennungsperiode, und als ein Resultat kann, wie dies in 6 gezeigt ist, die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck signifikant die reagierbare Zeitdauer des nicht verbrannten Mischgases von einem Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt SOI bis zu einem Verbrennungsendzeitpunkt θend im Vergleich zu dem konventionellen Fall verkürzen, wo die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird. Als ein Resultat eines Verkürzens der reagierbaren Zeitdauer wird, wie dies in dem oberen Diagramm von 6 gezeigt ist, während das Ausmaß einer Reaktion des nicht verbrannten Mischgases an dem Ende der Verbrennung den Zündungsschwellwert überschreitet und die abnormale Verbrennung mit bzw. bei der konventionellen Einspritzung im Einlasshub mit dem niedrigen Kraftstoffdruck auftritt, wie dies durch den weißen Kreis angedeutet ist, mit bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, wie dies durch den schwarzen Kreis angedeutet ist, das Fortschreiten der Reaktion des nicht verbrannten Mischgases an dem Ende der Verbrennung unterdrückt und die abnormale Verbrennung kann vermieden werden. Es ist festzuhalten, dass die Zündzeitpunkte für Fälle, welche durch den weißen und schwarzen Kreis in dem oberen Diagramm von 6 angedeutet sind, eingestellt bzw. festgelegt sind, um derselbe Zeitpunkt zu sein.
Durch ein Einstellen des Kraftstoffdrucks auf beispielsweise etwa 30 MPa oder darüber kann die Verbrennungsperiode effektiv verkürzt werden. Darüber hinaus kann der Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber auch effektiv die Einspritzperiode und die das Mischgas bildende Periode verkürzen. Es ist festzuhalten, dass der Kraftstoffdruck in geeigneter Weise gemäß einer Art von zu verwendenden Kraftstoff eingestellt werden kann, welcher wenigstens Benzin enthält. Der obere Grenzwert des Kraftstoffdrucks kann etwa 120 MPa, etc. sein.
Die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck vermeidet das Auftreten einer abnormalen Verbrennung in dem SI Modus durch ein Erfinden bzw. Ersinnen des Modus der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder 18. Verschieden von einer derartigen verzögerten Einspritzung bei hohem Druck war es konventionell bekannt, die abnormale Verbrennung durch ein Verzögern des Zündzeitpunkts zu vermeiden. Der verzögerte Zündzeitpunkt unterdrückt die Anstiege der Temperatur und des Drucks des nicht verbrannten Mischgases und unterdrückt dadurch das Fortschreiten der Reaktion des nicht verbrannten Mischgases. Jedoch kann, während der verzögerte Zündzeitpunkt eine Verschlechterung der thermischen Effizienz und eine Reduktion des Drehmoments bewirkt, wenn die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck durchgeführt wird, da die abnormale Verbrennung durch ein Erfinden des Modus der Kraftstoffeinspritzung vermieden wird, der Zündzeitpunkt vorgestellt bzw. vorgerückt werden, und es kann derart die thermische Effizienz verbessert werden und das Drehmoment kann erhöht werden. Mit anderen Worten kann die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck nicht nur die abnormale Verbrennung vermeiden, sondern auch das entsprechende Vorstellen des Zündzeitpunkts ermöglichen, und ist dadurch vorteilhaft beim Verbessern des Kraftstoffverbrauchs.
Wie dies oben beschrieben ist, kann die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus jede der Einspritzperiode, der das Mischgas bildenden Periode und der Verbrennungsperiode verkürzen, während die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, welche innerhalb des Bereichs (3) des CI Modus durchgeführt wird, die Einspritzperiode und die das Mischgas bildende Periode verkürzen kann. Mit anderen Worten wird durch ein Einspritzen des Kraftstoffs bei dem hohen Kraftstoffdruck in den Zylinder 18, um die Turbulenz im Inneren des Zylinders 18 zu erhöhen, der zerstäubte Kraftstoff feiner gemischt, und selbst wenn der Kraftstoff zu dem späten Zeitpunkt nahe dem CTDC eingespritzt wird, kann das vergleichsweise homogene Mischgas rasch gebildet werden.
In der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck in dem CI Modus wird durch ein Einspritzen des Kraftstoffs zu dem späten Zeitpunkt nahe dem CTDC innerhalb des Bereichs vergleichsweise hoher Motorlast ein im Wesentliches homogenes Mischgas rasch gebildet, wie dies oben beschrieben ist, während eine Vorzündung beispielsweise in einer Periode eines Verdichtungshubs verhindert wird. Daher kann nach dem CTDC die Verdichtungszündung sicher durchgeführt werden. Darüber hinaus klingt durch ein Durchführen der Verdichtungszündungsverbrennung in einer Periode eines Expansionshubs, wo der Druck im Inneren des Zylinders 18 aufgrund der Bewegung bzw. des Antreibens abnimmt, die Verbrennung ab, und ein übermäßiger Anstieg des Drucks (dP/dt) im Inneren des Zylinders 18 aufgrund der Verdichtungszündungsverbrennung kann vermieden werden. Somit wird die Beschränkung des NVH freigegeben und als ein Resultat erstreckt sich der Bereich des für den CI Modus anwendbaren Bereichs auf die Seite des Bereichs hoher Last.
Zurückkommend zu dem SI Modus verkürzt, wie oben beschrieben, die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus die reagierbare Zeitdauer des nicht verbrannten Mischgases durch ein Durchführen der Kraftstoffeinspritzung in der Verzögerungsperiode; jedoch ist, obwohl das Verkürzen der reagierbaren Zeitdauer vorteilhaft innerhalb des Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit ist, wo die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl relativ niedrig ist, da die tatsächliche reagierbare Zeit gegenüber der Änderung des Kurbelwellenwinkels lang ist, innerhalb des Bereichs hoher Motorgeschwindigkeit, wo die Motorgeschwindigkeit vergleichsweise hoch ist, da die tatsächliche reagierbare Zeitdauer gegenüber einer Änderung des Kurbelwellenwinkels kurz ist, dies weniger vorteilhaft. Andererseits wird mit der verzögerten Einspritzung, da der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nahe dem CTDC an dem Verdichtungshub eingestellt ist, das Gas im Zylinder, welches nicht den Kraftstoff enthält, mit anderen Worten Luft bei einem hohen spezifischen Wärmeverhältnis komprimiert. Als ein Resultat steigt innerhalb des Bereichs hoher Motorgeschwindigkeit die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 an dem Ende des Verdichtungshubs an, und diese erhöhte Temperatur an dem Ende des Verdichtungshubs bewirkt ein Klopfen. Daher kann, wenn nur die verzögerte Einspritzung innerhalb des Bereichs (5) durchgeführt wird, es einen Fall geben, wo es erforderlich ist, den Zündzeitpunkt zu verzögern, um ein Klopfen zu vermeiden.
Daher wird innerhalb des Bereichs (5), wo die Motorgeschwindigkeit relativ hoch in dem SI Modus ist, wie dies in 4 gezeigt ist, ein Teil des Kraftstoffs für eine Einspritzung in den Zylinder 18 in der Periode des Einlasshubs eingespritzt, und der Rest des Kraftstoffs für die Einspritzung wird in den Zylinder 18 in der Verzögerungsperiode eingespritzt, wie dies in 5D gezeigt ist. Mit der Einspritzung im Einlasshub kann das Verhältnis der spezifischen Wärme des Gases im Zylinder an dem Verdichtungshub (d. h. des Mischgases, beinhaltend den Kraftstoff) reduziert werden, um die Zylinderinnentemperatur an dem Ende des Verdichtungshubs zu unterdrücken bzw. zu verringern. Durch ein Verringern der Zylinderinnentemperatur an dem Ende des Verdichtungshubs, wie dies oben beschrieben ist, kann ein Klopfen unterdrückt werden, und es kann daher der Zündzeitpunkt vorgestellt werden.
Darüber hinaus wird durch ein Durchführen der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, wie dies oben beschrieben ist, die Turbulenz im Inneren des Zylinders 18 (in der Verbrennungskammer 19) nahe dem CTDC stark, und die Verbrennungsperiode wird kürzer. Diese kürzere Verbrennungsperiode ist auch vorteilhaft beim Unterdrücken eines Klopfens, und der Zündzeitpunkt kann weiter vorgestellt werden. Somit kann innerhalb des Bereichs (5) durch ein Durchführen der unterteilten Einspritzung, beinhaltend die Einspritzung im Einlasshub und die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, die thermische Effizienz verbessert werden, während die abnormale Verbrennung vermieden wird.
Es ist festzuhalten, dass anstelle eines Durchführens der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck ein Mehrpunkt-Zündsystem angewandt bzw. eingesetzt werden kann, um die Verbrennungsperiode innerhalb des Bereichs (5) zu verkürzen. Spezifisch kann eine Mehrzahl von Zündkerzen angeordnet sein bzw. werden, um in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 19 orientiert bzw. gerichtet zu sein, und es wird innerhalb des Bereichs (5) die Einspritzung im Einlasshub durchgeführt ebenso wie jede der Vielzahl von Zündkerzen geregelt bzw. gesteuert werden kann, um eine Mehrpunktzündung durchzuführen. In diesem Fall verteilt sich, da sich eine Flamme von jeder der Vielzahl von Feuerquellen im Inneren der Verbrennungskammer 19 verteilt, die Flamme rasch und die Verbrennungsperiode wird kürzer. Als ein Resultat wird die Verbrennungsperiode ähnlich dazu verkürzt, als wenn die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck angewandt wird, und diese verkürzte Verbrennungsperiode ist vorteilhaft beim Verbessern der thermischen Effizienz.
7 bis 10 zeigen Beispiele jedes Parameters des Motors 1 in Bezug auf das Niveau der Motorlast innerhalb des Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit. Die Änderung der Motorlast von niedrig auf hoch ist bzw. wird in der Betriebs- bzw. Betätigungskarte des Motors illustriert, welche in 4 gezeigt ist, wobei der Pfeil mit strichlierter Linie verwendet wird.
Die Teile (a) bis (d) von 7 illustrieren den Zustand im Inneren des Zylinders 18, in welchen das Teil (a) eine Gaszusammensetzung (Gasverhältnis) im Inneren des Zylinders 18 anzeigt, das Teil (b) die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 anzeigt, wenn die Verdichtung beginnt, und das Teil (c) eine Sauerstoffkonzentration anzeigt. Darüber hinaus zeigt das Teil (d) von 7 das externe EGR Verhältnis während des Einlasses an. Von dem externen EGR Gas kann gesagt werden, dass es der Menge entspricht, welche durch Ausschließen des internen EGR Gases von dem EGR Gas erhalten wird, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird.
Die Teile (a) und (d) von 8 sind dieselben wie die Teile (a) und (d) von 7, welche die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18 bzw. das externe EGR Verhältnis während des Einlasses bzw. der Aufnahme zeigen. Darüber hinaus illustrieren die Teile (e) bis (g) von 8 die Regelung bzw. Steuerung des Ventiltriebsystems, in welchen das Teil (e) den Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Auslassventils 22 anzeigt, das Teil (f) den Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 anzeigt und das Teil (g) das Anheben bzw. den Hub des Einlassventils anzeigt.
Die Teile (a) und (d) von 9 sind dieselben wie die Teile (a) und (d) von 7. Darüber hinaus illustrieren die Teile (h) bis (j) von 9 die Regelung bzw. Steuerung des Einlass- und Auslasssystems, in welchen das Teil (h) die Öffnung des Drosselventils 36 anzeigt, das Teil (i) die Öffnung des EGR Ventils 511 anzeigt und das Teil (j) die Öffnung des EGR Kühleinrichtungs-Bypassventils 531 anzeigt.
Zusätzlich ist das Teil (a) von 10 auch dasselbe wie das Teil (a) von 7, welches die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18 zeigt. Darüber hinaus illustrieren die Teile (k) bis (m) von 10 die Regelung bzw. Steuerung des Kraftstoffeinspritzungs- und Zündsystems, in welchen das Teil (k) den Einspritzungs-Startzeitpunkt anzeigt, das Teil (l) den Kraftstoffdruck anzeigt und das Teil (m) den Zündzeitpunkt anzeigt.
Das Teil (a) von 7 zeigt den Zustand im Inneren des Zylinders 18 an, wie dies oben beschrieben ist, in welchem der Betriebsmodus der CI Modus innerhalb des Bereichs auf der linken Seite des Teils (a) ist, wo die Motorlast relativ niedrig ist, und der Betriebsmodus der SI Modus innerhalb des Bereichs auf der rechten Seite des Teils (a) ist, wo die Motorlast höher als eine vorbestimmte Last ist. Die Kraftstoffmenge (gesamte Kraftstoffmenge, nicht illustriert), welche in den Zylinder 18 einzuspritzen ist, wird, wenn die Motorlast ansteigt, unabhängig davon erhöht, ob sie sich in dem CI Modus oder dem SI Modus befindet.
(Unter einer vorbestimmten Last T1)
In dem CI Modus werden innerhalb des Bereichs, wo die Motorlast unter der vorbestimmten Last T1 ist (entsprechend dem Bereich (1) in der Betriebskarte in 4), Frischluft und das interne EGR Gas eingebracht, um ein mageres Mischgas zu erzeugen. Spezifisch wird, während die Öffnung des Drosselventils 36 vollständig geöffnet ist, wie dies in dem Teil (h) von 9 gezeigt ist, die Auslass VVL 71 eingeschaltet, wie dies in dem Teil (e) von 8 gezeigt ist, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, in welcher das Auslassventil 22 an dem Einlasshub geöffnet wird. Darüber hinaus ist bzw. wird, wie dies in dem Teil (g) von 8 gezeigt ist, das Anheben bzw. der Hub des Einlassventils 21 auf ein Minimum eingestellt, und somit steigt das interne EGR Verhältnis (das Verhältnis der Menge des internen EGR Gases, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird) auf ein maximales Niveau an (siehe auch ”S1” in 11). Wie dies oben beschreiben ist, kann innerhalb des Bereichs (1) beispielsweise das Mischgas eingestellt bzw. festgelegt werden, um so mager wie das Luft-Überschussverhältnis von λ ≥ 2,4 zu sein. Somit wird in Kombination mit der Einbringung der großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 die Erzeugung von rohem NOx unterdrückt. Die Einbringung der großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 ist auch vorteilhaft beim Reduzieren des Pumpenverlusts. Es ist festzuhalten, dass, wie dies in den Teilen (k) und (l) von 10 gezeigt ist, innerhalb des Bereichs (1) die Kraftstoffeinspritzung bei dem relativ niedrigen Kraftstoffdruck in der Einlasshubperiode durchgeführt wird, und der Kraftstoffdruck zunehmend bzw. schrittweise ansteigt, wenn die Motorlast ansteigt.
Unter der vorbestimmten Last T1 (spezifischer unter einer vorbestimmten Last T2), wie dies in dem Teil (b) von 7 gezeigt ist, führt die Einbringung der großen Menge an internem EGR Gas in den Zylinder 18 zu einem Erhöhen der Temperatur im Inneren des Zylinders 18, insbesondere steigt die Temperatur an dem Ende des Verdichtungshubs an, und wird vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit der Verdichtungszündung und der Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung. Wie dies in dem Teil (c) von 7 gezeigt ist, nimmt die Sauerstoffkonzentration stufenweise bzw. schrittweise ab, wenn die Motorlast ansteigt. Es ist festzuhalten, dass, obwohl dies nicht illustriert ist, innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast oder eines Bereichs mittlerer Motorlast unter einer vorbestimmten Last T6, wo das heiße EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht wird, durch ein Schließen des Zwischenkühler-Bypassventils 351 Frischluft, nachdem sie durch den Zwischenkühler/Wärmer 34 aufgewärmt wurde, in den Zylinder 18 eingebracht werden kann.
(Zwischen vorbestimmten Lasten T1 und T2)
Bei Motorlasten über der vorbestimmten Last T1 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt. Daher steigt die Frischluftmenge an, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, wenn bzw. da die eingespritzte Kraftstoffmenge ansteigt, und demgemäß nimmt das EGR Verhältnis ab (siehe das Teil (a) von 7). Auch zwischen der vorbestimmten Last T1 und der vorbestimmten Last T2 wird die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode bei einem relativ niedrigen Kraftstoffdruck durchgeführt (siehe die Teile (k) und (l) von 10).
Darüber hinaus wird zwischen der vorbestimmten Last T1 und der vorbestimmten Last T2, während das Drosselventil im Wesentlichen vollständig geöffnet ist, wie dies in dem Teil (h) von 9 gezeigt ist, die Auslass VVL 71 eingeschaltet, wie dies in dem Teil (e) von 8 gezeigt ist, und der Hub des Einlassventils 21 wird eingestellt, wie dies in dem Teil (g) von 8 gezeigt ist, um die Frischluftmenge und die interne EGR Gasmenge, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, einzustellen.
Spezifisch erreicht, wie dies in 11 gezeigt ist, wenn der Hub des Einlassventils 21 minimiert ist bzw. wird (siehe S1 in 11) in dem Zustand, in welchem die Auslass VVL 71 eingeschaltet ist, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, das interne EGR Verhältnis das maximale Niveau und die Frischluftmenge, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, erreicht ein minimales Niveau. Dies entspricht der Regelung bzw. Steuerung der Einlass- und Auslassventile 21 und 22 unter der vorbestimmten Last T1, wie dies in den Teilen (e), (f) und (g) von 8 gezeigt ist.
Wenn der Hub des Einlassventils 21 in dem Zustand erhöht wird, wo die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchgeführt wird, wie dies durch S2 in 11 angedeutet ist, überlappt die Öffnungs- bzw. Offenperiode des Einlassventils 21 mit der Öffnungs- bzw. Offenperiode des Auslassventils 22, wenn es das zweite Mal geöffnet wird, und daher nimmt das interne EGR Verhältnis ab. Es ist festzuhalten, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 im Wesentlichen fixiert bzw. festgelegt ist, selbst wenn der Hub des Einlassventils 21 geändert wird. Wenn der Hub des Einlassventils 21 kontinuierlich durch die Regelung bzw. Steuerung der CVVL 73 und VVT 72 geändert wird, kann das interne EGR Verhältnis kontinuierlich reduziert werden. Zwischen der vorbestimmten Last T1 und der vorbestimmten Last T2 wird der Hub des Einlassventils 21 derart geregelt bzw. gesteuert, so dass das EGR Verhältnis das maximale Niveau erreicht, mit anderen Worten wird das interne EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht, während das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) beibehalten wird. Spezifisch wird, wie dies in den Teilen (e), (f) und (g) von 8 gezeigt ist, der Hub des Einlassventils 21 zunehmend bzw. schrittweise erhöht, und der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 (IVO) wird dementsprechend zunehmend bzw. schrittweise vorgestellt.
(Zwischen vorbestimmten Lasten T2 und T3)
Der Bereich, wo die Motorlast über der vorbestimmten Last T2 liegt, entspricht dem Bereich (2) in der Betriebskarte in 4, und innerhalb dieses Bereichs gibt es eine Möglichkeit, dass die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 ansteigt, um eine Vorzündung zu bewirken. Daher wird bei Motorlasten über der vorbestimmten Last T2 die interne EGR Gasmenge reduziert, und das gekühlte externe EGR Gas wird stattdessen in den Zylinder 18 eingebracht. Spezifisch wird, wie dies in dem Teil (i) von 9 gezeigt ist, die Öffnung des EGR Ventils 511 zunehmend von dem geschlossenen Zustand erhöht, und somit wird die Menge des externen EGR Gases, welches durch ein Durchtreten durch den EGR Kühler 52 gekühlt wird, zunehmend aufgrund des Anstiegs der Last an dem Motor 1 erhöht. Es ist festzuhalten, dass, wie dies in dem Teil (j) von 9 gezeigt ist, das EGR Kühler-Bypassventil 531 geschlossen verbleibt. Somit wird das gekühlte externe EGR Gas (d. h. gekühlte EGR Gas) zunehmend erhöht, wenn bzw. da die Motorlast ansteigt (siehe auch das Teil (d) von 7).
Andererseits wird, wie dies in dem Teil (a) von 7 gezeigt ist, das EGR Verhältnis, welches das interne EGR Gas und das externe EGR Gas beinhaltet, bei einem vorbestimmten Verhältnis relativ zu dem Anstieg der Motorlast reduziert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) auch an der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T2 einzustellen. Daher wird an bzw. bei der hohen Motorlast über der vorbestimmten Last T2 die Menge an internem EGR Gas gemäß dem Anstieg der Motorlast bei einer höheren abnehmenden Rate als auf der Seite geringerer Motorlast als der vorbestimmten Last T2 reduziert (d. h. die Neigung in dem Teil (a) in 7 steigt an). Spezifisch wird, wie dies in den Teilen (e), (f) und (g) von 8 gezeigt ist, der Hub des Einlassventils 21 zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast bei einer höheren ansteigenden Rate als auf der Seite der niedrigeren Motorlast als der vorbestimmten Last T2 erhöht, und demgemäß wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 (IVO) schrittweise bzw. zunehmend vorgestellt.
Somit nimmt, wie dies in dem Teil (b) von 7 gezeigt ist, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T2 ab.
(Zwischen vorbestimmten Lasten T3 und T4)
Die Einstellung der Einbringmenge des internen EGR Gases wird, wie dies oben beschrieben ist, durch ein Einstellen der überlappenden Länge der Öffnungsperiode des Einlassventils 21 mit der Öffnungsperiode des Auslassventils 22 durchgeführt, welches in der Einlasshubperiode geöffnet ist bzw. wird, wobei dies im Wesentlichen durch die Regelung bzw. Steuerung der Einlass CVVL 73 durchgeführt wird. Wie dies durch den durchgehenden Pfeil in 11 angedeutet ist, kann, obwohl die Einbringmenge des internen EGR Gases kontinuierlich auf eine vorbestimmte Menge (siehe S1 und S2 in 11) reduziert werden kann, die Öffnungs- bzw. Offenperiode des Auslassventils 22 nicht eingestellt werden, und daher muss, um die Einbringmenge unter die vorbestimmte Menge zu reduzieren, die Auslass VVL 71 ausgeschaltet werden, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen aufzuheben bzw. zu beenden. Daher wird, wie dies durch S3 und S4 in 11 angedeutet ist, aufgrund eines Umschaltens der Auslass VVL 71 zwischen Ein und Aus, die Einbringmenge des internen EGR Gases intermittierend als ein Resultat reduziert (siehe den Pfeil mit strichlierter Line in 11).
Da das interne EGR Gas, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, nicht kontinuierlich, wie dies oben beschrieben ist, bei einer vorbestimmten Last T3 innerhalb des Bereichs (2) reduziert werden kann, wird die Einbringung des internen EGR Gases in den Zylinder 18 aufgehoben bzw. beendet, und als ein Ersatz wird heißes EGR Gas, das externe EGR Gas nach einem Umgehen des EGR Kühlers 52 und welches nicht gekühlt ist, in den Zylinder 18 eingebracht.
Spezifisch wird, wie dies in dem Teil (e) von 8 gezeigt ist, während die Auslass VVL 71 ausgeschaltet ist, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen aufzuheben bzw. auszusetzen, der Hub des Einlassventils 21 intermittierend und stark geändert, und der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 wird dementsprechend stark auf nahe zu einem oberen Einlasstotpunkt (ITDC) vorgerückt bzw. vorgestellt. Es ist festzuhalten, dass wenigstens auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T3 in dem CI Modus die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22 jeweils unabhängig von der Motorlast fixiert beibehalten werden.
Darüber hinaus wird, wie dies in dem Teil (i) von 9 gezeigt ist, das Öffnen bzw. die Öffnung des EGR Ventils 511 geändert, um vollständig geöffnet zu sein, ebenso wie die Öffnung des EGR Kühler-Bypassventils 531 auch geändert wird, um vollständig geöffnet zu sein, wie dies in dem Teil (j) von 9 gezeigt ist. Darüber hinaus wird, wie dies in dem Teil (h) von 9 gezeigt ist, die Öffnung des Drosselventils 36 vorübergehend gedrosselt, um das EGR Verhältnis auf 50% oder höher zu erhöhen. Somit wird, wie dies in dem Teil (d) von 9 gezeigt ist, eine erforderliche Menge an heißem EGR Gas (d. h. dem nicht-gekühlten externen EGR Gas) in den Zylinder 18 bei der vorbestimmten last T3 eingebracht. Um die Menge an heißem EGR Gas entsprechend dem Anstieg der Motorlast auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T3 zu reduzieren, während die Öffnung des EGR Kühler-Bypassventils 531 zunehmend von dem vollständig geöffneten Zustand reduziert wird, wie dies in dem Teil (j) von 9 gezeigt ist, wird die Öffnung des Drosselventils 36 zunehmend bzw. schrittweise mehr geöffnet, um vollständig geöffnet zu sein bzw. zu werden, während das EGR Ventil 511 vollständig geöffnet beibehalten wird, um die Menge des gekühlten EGR Gases entsprechend dem Anstieg der Motorlast zu erhöhen.
(Zwischen vorbestimmten Lasten T4 und T5)
Bei Motorlasten über einer vorbestimmten Last T4 in dem CI Modus ist ein Erzielen sowohl eines Sicherstellens der Entzündbarkeit der Verdichtungszündung als auch eines Vermeidens der abnormalen Verbrennung (z. B. Vorzündung) schwierig nur durch ein Einstellen des Einbringungsverhältnisses zwischen dem gekühlten EGR Gas und dem heißen EGR Gas. Daher wird die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck durchgeführt. Der Bereich, wo die Motorlast über der vorbestimmten Last T4 liegt, entspricht dem Bereich (3) in der Betriebskarte von 4.
Wie dies in dem Teil (k) von 10 gezeigt ist, wird der Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt stark von während des Einlasshubs innerhalb der Bereiche (1) und (2) auf nahe dem CTDC geändert. Darüber hinaus wird, wie dies in dem Teil (l) von 10 gezeigt ist, der Kraftstoffdruck auch stark von dem niedrigen Kraftstoffdruck innerhalb der Bereiche (1) und (2) auf den hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber geändert. Obwohl der Kraftstoffeinspritzmodus stark zwischen den Bereichen (2) und (3) geändert wird, wie dies oben beschrieben ist, ändern sich, da sich die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18 kontinuierlich ändert, jede der Öffnungs- und Schließperioden des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22, der Öffnung des Drosselventils 36, der Öffnung des EGR Ventils 511 und der Öffnung des EGR Kühler-Bypassventils 531 nicht rasch (siehe die Teile (e), (f) und (g) von 8 und die Teile (h), (i) und (j) von 9). Dies ist vorteilhaft beim Unterdrücken der Erzeugung beispielsweise eines Drehmomentstoßes, wenn von innerhalb des Bereichs (2) auf den Bereich (3) umgeschaltet wird, und kann eine Regelung bzw. Steuerung vereinfachen.
Auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T4 kann der Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung als der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, wie dies in dem Teil (k) von 10 gezeigt ist, zunehmend bzw. schrittweise entsprechend dem Anstieg der Motorlast vorgestellt werden. Darüber hinaus wird der Kraftstoffdruck, wie dies in dem Teil (l) von 10 gezeigt ist, auch hoch entsprechend dem Anstieg der Motorlast eingestellt bzw. festgelegt. Aufgrund des Anstiegs der Motorlast kann eine Vorzündung leichter auftreten, und der Druckanstieg kann signifikanter sein. Daher wird der Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt weiter verzögert und der Kraftstoffdruck wird noch höher eingestellt, um wirksam das obige Problem zu vermeiden.
Darüber hinaus nimmt zwischen der vorbestimmten Last T4 und einer vorbestimmten Last T5, während die Öffnung des Drosselventils 36 fixiert ist, um vollständig geöffnet zu sein (siehe das Teil (h) von 9), jede der Öffnung des EGR 511 Ventils und der Öffnung des EGR Kühler-Bypassventils 531 gemäß dem Anstieg der Motorlast ab (siehe die Teile (i) und (j) von 9). Es ist festzuhalten, dass, wenn die Öffnung des EGR Ventils 511 mit der Öffnung bzw. dem Öffnen des EGR Kühler-Bypassventils 531 verglichen wird, die Öffnung bzw. das Öffnen des EGR Kühler-Bypassventils 531 eine höhere abnehmende Rate dazwischen aufweist.
(Zwischen vorbestimmten Lasten T5 und T6)
Die vorbestimmte Last T5 entspricht der Grenze eines Umschaltens zwischen dem CI Modus und dem SI Modus, und die Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T5 entspricht dem SI Modus. Da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) sowohl auf der Seite der niedrigeren als auch der höheren Motorlast eingestellt bzw. festgelegt ist, wobei sandwichartig die Grenze eines Umschaltens zwischen dem CI Modus und dem SI Modus dazwischen eingeschlossen wird, wird das EGR Verhältnis eingestellt, um kontinuierlich von dem CI Modus zu dem SI Modus abzunehmen. Bei einem Umschalten von dem CI Modus zu dem SI Modus, wo der Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, verursacht das Reduzieren des EGR Verhältnisses keine signifikante Änderung mit Ausnahme eines Startens der Funkenzündung, glättet das Umschalten von dem CI Modus zu dem SI Modus und auch in der anderen Richtung und kann die Erzeugung eines Drehmomentschlags bzw. -stoßes, etc. unterdrücken. Da das Ansprechverhalten der Regelung bzw. Steuerung betreffend die Rezirkulation bzw. Rückführung des Abgases durch den EGR Durchritt 50 insbesondere vergleichsweise niedrig ist, ist die Regelung bzw. Steuerung, welche eine rasche Änderung in dem EGR Verhältnis vermeidet, wirksam beim Verbessern der Regel- bzw. Steuerbarkeit.
Darüber hinaus wird in dem CI Modus aufgrund der Tatsache, dass das EGR Verhältnis so hoch wie möglich eingestellt ist, wie dies oben beschrieben ist, das EGR Verhältnis hoch innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast in dem SI Modus nahe der Grenze mit dem CI Modus. Das hohe EGR Verhältnis kann, obwohl es vorteilhaft beim Reduzieren des Pumpenverlusts ist, nachteilig betreffend die Verbrennungsstabilität in dem SI Modus werden.
Dort wird innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast in dem SI Modus, spezifisch auf der Seite niedrigerer Motorlast als der vorbestimmten Last T6, das heiße EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht. Spezifisch wird das nicht-gekühlte externe EGR Gas nach einem Durchtreten durch den EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 in den Zylinder 18 eingebracht. Somit wird, wie dies in dem Teil (b) von 7 gezeigt ist, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 auf relativ hoch eingestellt und die Zeitdauer, um welche die Zündung verzögert wird, wird verkürzt, um die Stabilität der Funkenzündungsverbrennung unter der Umgebung eines hohen EGR Verhältnisses zu verbessern.
Spezifisch wird, wie dies in den Teilen (i) und (j) von 9 gezeigt ist, jede der Öffnung des EGR Ventils 511 und der Öffnung des EGR Kühler-Bypassventils 531 schrittweise bzw. zunehmend entsprechend dem Anstieg der Motorlast kontinuierlich von dem CI Modus reduziert. Somit steigt die Menge an gekühltem EGR Gas an und die Menge an heißem EGR Gas nimmt ab, während die Motorlast ansteigt, und das EGR Verhältnis, beinhaltend das gekühlte EGR Gas und das heiße EGR, nimmt zunehmend ab, während die Motorlast ansteigt. Daher steigt die Frischluftmenge an. Da sich bei Motorlasten über der vorbestimmten Last T6 die Verbrennungsstabilität durch den Temperaturanstieg im Inneren des Zylinders 18 verbessert, wird das EGR Kühler-Bypassventil 531 geschlossen, um die Menge an heißem EGR Gas auf null zu reduzieren. Hier ist bzw. wird das EGR Ventil 511 geöffnet. Darüber hinaus wird zwischen der vorbestimmten Last T5 und der vorbestimmten Last T6 die Öffnung des Drosselventils vollständig geöffnet gehalten (siehe das Teil (h) von 9) und die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22 sind bzw. werden fixiert (siehe die Teile (e), (f) und (g) von 8).
Andererseits wird der Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt, wie dies in dem Teil (k) von 10 gezeigt ist, zunehmend bzw. schrittweise entsprechend dem Anstieg der Motorlast verzögert und der Kraftstoffdruck wird, wie dies in dem Teil (l) von 10 gezeigt ist, schrittweise bzw. zunehmend auch gemäß dem Anstieg der Motorlast erhöht. Darüber hinaus wird der Zündzeitpunkt, wie dies in dem Teil (m) von 10 gezeigt ist, zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast gemeinsam mit dem Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt verzögert. Es ist festzuhalten, dass innerhalb des Bereichs auf der Seite niedriger Motorlast in dem SI Modus zwischen der vorbestimmten Last T5 und der vorbestimmten Last T6, obwohl die Funkenzündung durch ein Betätigen der Zündkerze 25 durchgeführt wird, der Verbrennungsmodus nicht auf den Modus beschränkt ist, wo der Flammenkern durch die Funkenzündung erzeugt wird und die Flamme fortschreitet bzw. sich ausbreitet, sondern er auch ein Modus sein kann, wo die Niedrigtemperatur-Oxidationsreaktion durch die Funkenzündung für ein Selbstzünden stimuliert wird.
(Über der vorbestimmten Last T6)
In dem SI Modus wird auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T6, wie dies in den Teilen (a) und (b) von 7 gezeigt ist, die Menge an heißem EGR Gas null, und nur das gekühlte EGR Gas wird in den Zylinder 18 eingebracht. Es ist festzuhalten, dass, obwohl dies nicht illustriert ist, auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T6 das Zwischenkühler-Bypassventil 351 geöffnet werden kann (z. B. kann die Öffnung des Zwischenkühler-Bypassventils 351 zunehmend bzw. schrittweise entsprechend dem Anstieg der Motorlast erhöht werden), um die Frischluftmenge zu erhöhen, welche den Zwischenkühler/Wärmer 34 umgeht, und es kann somit die Temperatur von Frischluft, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, verringert werden. Die verringerte Frischlufttemperatur führt zu einem Verringern bzw. Absenken der Temperatur im Inneren des Zylinders 18 und ist vorteilhaft beim Vermeiden der abnormalen Verbrennung (z. B. Vorzündung und Klopfen) in dem Bereich höherer Motorlast.
Darüber hinaus wird die Öffnung des Drosselventils 36 vollständig geöffnet gehalten, wie dies in dem Teil (h) von 9 gezeigt ist, und die Öffnung des EGR Ventils 511 wird schrittweise bzw. zunehmend entsprechend dem Anstieg der Motorlast reduziert, um bei der vollen Last vollständig geschlossen zu sein, wie dies in dem Teil (i) von 9 gezeigt ist. Daher ist das EGR Verhältnis null bei der vollen Last (siehe die Teile (a) und (d) von 7). Andererseits wird der Hub des Einlassventils 21 zunehmend bzw. schrittweise entsprechend dem Anstieg der Motorlast erhöht, um ein maximaler Hub bei der vollen Last zu sein, wie dies in den Teilen (f) und (g) von 8 gezeigt ist. Durch ein Erhöhen der Frischluftmenge, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, gemäß dem Anstieg der Motorlast, wie dies oben beschrieben ist, wird das Drehmoment an dem Teil hoher Motorlast des Betriebsbereichs des Motors 1 erhöht.
Darüber hinaus wird, wie dies in den Teilen (k), (l) und (m) von 10 gezeigt ist, der Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast verzögert, und der Kraftstoffdruck wird zunehmend höher gemäß dem Anstieg der Motorlast eingestellt. Der Zündzeitpunkt wird auch zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast verzögert. Obwohl die abnormale Verbrennung leicht aufgrund des Anstiegs der Motorlast auftritt, kann sie durch ein Verzögern des Zündstartzeitpunkts und ein Erhöhen des Kraftstoffdrucks wirksam vermieden werden.
Wie oben beschrieben, ist bzw. wird die Änderung jedes Parameters in Bezug auf das Niveau der Motorlast unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. Demgegenüber zeigt 12 einen Zusammenhang zwischen dem EGR Verhältnis und der Motorlast. Wie dies oben beschrieben ist, wird, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast eingestellt ist, innerhalb des Bereichs höherer Motorlast als dem Bereich niedrigerer Motorlast das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) unabhängig von dem Niveau der Motorlast und einem Unterschied im Verbrennungsmodus fixiert. Der Motor 1 wird englang einer Regel- bzw. Steuerlinie geregelt bzw. gesteuert, welche durch den dicken durchgehenden Pfeil in 12 angezeigt ist, und das EGR Verhältnis wird auf das maximale Niveau unter einer Bedingung eines Einstellens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt. Daher ändert sich das EGR Verhältnis kontinuierlich relativ zu dem Niveau der Motorlast unabhängig von einem Umschalten des Verbrennungsmodus. Da die kontinuierliche Änderung des EGR Verhältnisses zu einer kontinuierlichen Änderung der Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18 führt, wenn sich die Motorlast kontinuierlich ändert, ist dies vorteilhaft beim Verbessern der Regel- bzw. Steuerbarkeit.
In dem Verbrennungsmodus, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durch ein Einspritzen des Kraftstoffs während des Einlasshubs durchgeführt wird, während eine große Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht wird (d. h. entsprechend den Bereichen (l) und (2)), wie dies durch die strichlierte in 12 angedeutet ist, kann die Motorlast nicht über ein vorbestimmtes Niveau aufgrund der Beschränkung von dP/dt gelangen. Jedoch kann hier aufgrund eines Durchführens der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, in welcher der Kraftstoff bei dem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber nahe dem CTDC eingespritzt wird, und eines Einbringens der vergleichsweise großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 die Verdichtungszündungsverbrennung stabil durchgeführt werden, während die Verbrennung abklingt bzw. abnimmt, um die Beschränkung von dP/dt zu eliminieren. Diese Eliminierung der Beschränkung entspricht dem Verbrennungsmodus innerhalb des Bereichs (3) in 4, und der anwendbare Bereich für den CI Modus kann auf die Seite des Bereichs hoher Last erweitert werden. Es kann gesagt werden, dass die kontinuierliche Änderung des EGR Verhältnisses gemäß dem Niveau der Motorlast durch ein Bereitstellen des Bereichs (3) realisiert werden kann.
Aufgrund des hohen geometrischen Verdichtungsverhältnisses des Motors 1 kann innerhalb des Bereichs der SI Verbrennung, wo die abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung) auftreten kann (siehe die strichlierte Linie in 12), durch ein Durchführen der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, eine derartige abnormale Verbrennung vermieden werden und eine stabilisierte Funkenzündungsverbrennung kann durchgeführt werden. Auch ist, da die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck die Verbrennungsstabilität verbessert, sie vorteilhaft beim Sicherstellen einer vorbestimmten Verbrennungsstabilität, selbst während ein hohes EGR Verhältnis an der Motorlast eingestellt ist bzw. wird, unmittelbar nachdem der CI Modus zu dem SI Modus umgeschaltet wird. Dies ist ein weiterer Faktor, welcher die kontinuierliche Änderung des EGR Verhältnisses relativ zu dem Niveau der Motorlast ermöglicht.
Somit ist mit bzw. bei dem Motor 1, welcher durch ein Umschalten zwischen dem SI Modus und dem CI Modus begleitet wird, ein Sicherstellen der Zustandsmenge im Inneren des Zylinders 18 relativ zu dem Niveau der Motorlast vorteilhaft beim Unterdrücken eines Drehmomentstoßes und dgl., wenn der Modus umgeschaltet wird.
Darüber hinaus wird bei dem Motor 1, wo das geometrische Verdichtungsverhältnis hoch eingestellt bzw. festgelegt ist, das Volumen der Verbrennungskammer 19 vergleichsweise klein zu dem Zeitpunkt eines Einspritzens des Kraftstoffs in bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck. Obwohl die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck nachteilig im Hinblick auf das Luft-Verwendungsverhältnis innerhalb der Verbrennungskammer 19 sein kann, da der Kraftstoff in den Hohlraum 141 bei dem hohen Kraftstoffdruck in der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck eingespritzt wird, wird der Fluss bzw. Strom innerhalb des Hohlraums 141 erhöht und als ein Resultat wird das Luft-Verwendungsverhältnis erhöht. Insbesondere da die Einspritzeinrichtung 67 eine Mehrlochtyp-Einspritzeinrichtung ist, erhöht sie effektiv die kinetische Turbulenzenergie des Gases im Inneren des Hohlraums 141 und wird vorteilhaft beim Erhöhen des Luft-Verwendungsverhältnisses.
Als ein Resultat wird innerhalb des Bereichs (3) in dem CI Modus das vergleichsweise magere Mischgas rasch gebildet und es verbessern sich die Entzündbarkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung. In ähnlicher Weise wird die abnormale Verbrennung auch innerhalb des Bereichs (4) in dem SI Modus vermieden.
Hier wird, wenn die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem CI Modus mit der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus verglichen wird, wie dies in dem Teil (k) von 10 gezeigt ist, der Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt weiter auf der vorgerückten Seite mit bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck in dem CI Modus eingestellt. Dies deshalb, da innerhalb des Bereichs (3), wo die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem CI Modus durchgeführt wird, eine große Menge an EGR Gas in den Zylinder aufgrund eines Durchführens der Verdichtungszündungsverbrennung und aufgrund der Tatsache, dass die Last des Motors 1 relativ niedrig ist, eingebracht werden kann und die Verbrennung aufgrund der großen Menge an EGR Gas verringert werden kann. Somit wird durch ein Vorstellen des Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkts innerhalb der Grenze, in welcher die abnormale Verbrennung vermieden werden kann, der Zeitpunkt der Verdichtungszündung auf nach dem CTDC verzögert, während sichergestellt wird, dass die Ausbildungsperiode des mageren Mischgases in einem gewissen Ausmaß länger wird, um die Zündbarkeit und die Verbrennungsstabilität zu verbessern, und es kann somit die Verbrennung, welche durch die große Menge an EGR Gas bewirkt wird, verhindert werden als auch ein rascher Druckanstieg vermieden werden.
Andererseits ist es innerhalb des Bereichs (4) (oder (5)), wo die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus durchgeführt wird, da eine große Menge an EGR Gas nicht in den Zylinder 18 unter Berücksichtigung der Verbrennungsstabilität eingebracht werden kann, bevorzugt, die abnormale Verbrennung aufgrund des Effekts der verzögerten Einspritzung durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkts soweit wie möglich zu vermeiden.
(Eine andere Konfiguration gemäß einer Regelung bzw. Steuerung von heißem EGR Gas)
Wie dies oben beschrieben ist, tritt durch ein Kombinieren der Regelung bzw. Steuerung der Abgas VVL 71 mit der Regelung bzw. Steuerung der Einlass CVVL 73, wenn die Menge an internem EGR Gas eingestellt wird, die Diskontinuität des EGR Verhältnisses bei einer vorbestimmten Menge auf (siehe 11). Ein Motor 100, welcher in 13 bis 18 gezeigt ist, erlaubt eine kontinuierliche Änderung in der Menge an internem EGR Gas von der maximalen Menge bis zu null unter Verwendung eines dynamischen Drucks in dem Abgas.
Spezifisch weist der Motor 100 eine Charakteristik bzw. ein Merkmal in seiner Konfiguration auf der Abgas- bzw. Auslassseite auf. 14 bis 17 sind Ansichten, welche eine Struktur eines Abgassammlers bzw. Auslassverteilers 400 im Detail zeigen. Wie dies in 14 bis 17 gezeigt ist, weist der Abgassammler 400 drei unabhängige Abgas- bzw. Auslassdurchtritte 401, 402 und 403, deren stromaufwärtige Endteile mit entsprechenden Abgas- bzw. Auslassöffnungen bzw. -ports 17 des ersten bis vierten Zylinders 18A bis 18D verbunden sind (hier sind zwei Auslassöffnungen für jeden Zylinder vorgesehen), einen Sammler- bzw. Verteilerquerschnitt 404, wo stromabwärtige Endteile (Endteile auf der Seite entfernt von dem Motorkörper 100) der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 gebündelt sind bzw. werden, um nahe zueinander zu sein bzw. zu liegen, während ihre Unabhängigkeit beibehalten wird, und eine einen negativen bzw. Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405 auf, welche stromabwärts von dem Sammlerquerschnitt 404 vorgesehen und darin mit einem gemeinsamen Raum ausgebildet ist, welcher mit allen der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. In dem Abgassammler 400 ist ein einziges Auslass- bzw. Abgasrohr 40 stromabwärts von der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 angeschlossen. Für eine Einfachheit einer Illustration sind in 16 die unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 durch virtuelle bzw. strichlierte Linien angedeutet, und in 15 sind Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 und ein stromabwärtiger Bypassquerschnitt 414 weggelassen.
Wie dies oben beschrieben ist, sind in dem Motor 100 die drei unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 für die vier Zylinder 18A bis 18D vorbereitet. Dies deshalb, da der unabhängige Auslassdurchtritt 402, welcher näher zu dem Zentrum in der ausgerichteten Richtung der Zylinder als die zwei anderen Durchtritte angeordnet ist, gegabelt ist, um gemeinsam für den zweiten und dritten Zylinder 18B und 18C verwendbar zu sein. Spezifisch weist der unabhängige Auslassdurchtritt 402 zwei verzweigte Durchtrittsquerschnitte 4021 und 4022, welche sich von den Öffnungen bzw. Ports 17 des zweiten Zylinders 18B und den Öffnungen bzw. Ports 17 des dritten Zylinders 18C jeweils erstrecken, um sich miteinander an der stromabwärtigen Seite davon zu vereinigen, und einen einzelnen gemeinsamen Durchtrittsquerschnitt 4023 auf, welcher sich weiter stromabwärts von dem Teil erstreckt, wo die verzweigten Durchtrittsquerschnitte 4021 und 4022 sich miteinander vereinigen. Andererseits ist jeder der unabhängigen Auslassdurchtritte 401 und 403, welche mit den Auslassöffnungen 17 des ersten und vierten Zylinders 18A und 18D verbunden sind, ausgebildet, um ein einzelnes Rohr ohne Verzweigungen zu sein. Es ist festzuhalten, dass nachfolgend die unabhängigen Auslassdurchtritte 401 und 403, welche jeweils ausgebildet sind, um ein einziges bzw. einzelnes Rohr zu sein, als ”der erste unabhängige Auslassdurchtritt 401” bzw. ”der dritte unabhängige Auslassdurchtritt 403” bezeichnet werden können. Auch kann der gegabelte unabhängige Auslassdurchtritt 402 als ”der zweite unabhängige Auslassdurchtritt 402” bezeichnet sein bzw. werden.
Mit bzw. bei dem Viertakt-Vierzylinder-Motor 100 wird die Zündung in der Reihenfolge des ersten Zylinders 18A, des dritten Zylinders 18C, des vierten Zylinders 18D und dann des zweiten Zylinders 18B durchgeführt. Daher sind der zweite und dritte Zylinder 18B und 18C, welche mit dem stromaufwärtigen Endteil des gegabelten zweiten unabhängigen Auslassdurchtritts 402 verbunden sind, nicht in einer Beziehung, wo die Auslassordnung bzw. -reihenfolge (die Reihenfolge eines Durchführens des Auslasshubs) nicht kontinuierlich bzw. unmittelbar aneinander anschließend dazwischen ist. Daher fließt bzw. strömt, selbst wenn der unabhängige Auslassdurchtritt 402 gemeinsam mit dem zweiten und dritten Zylinder 18B und 18C verbunden ist, das Abgas von beiden Zylindern 18B und 18C nicht gleichzeitig in den unabhängigen Auslassdurchtritt 402.
Der erste und dritte unabhängige Auslassdurchtritt 401 und 403, welche ausgebildet sind, um ein einzelnes Rohr zu sein, erstrecken sich in Richtung zu dem Zentrum in der Ausrichtungsrichtung der Zylinder, so dass die Positionen ihrer stromabwärtigen Endteile mit derjenigen des stromabwärtigen Endteils des zweiten unabhängigen Auslassdurchtritts 402 übereinstimmen. Spezifisch sind bzw. werden, wie dies insbesondere in 15 gezeigt ist, die stromabwärtigen Endteile des ersten unabhängigen Auslassdurchtritts 401, das stromabwärtige Endteil des gemeinsamen Durchtrittsquerschnitts 4023 des zweiten unabhängigen Auslassdurchtritts 402 und das stromabwärtige Endteil des dritten unabhängigen Auslassdurchtritts 403 in eines an einer Position gebündelt, welche getrennt in Richtung zu der stromabwärtigen Seite von der zentralen Position der Wandfläche des Motorkörpers 1 an der Auslassseite (der Position entsprechend zwischen dem zweiten und dritten Zylinder 18B und 18C in der Draufsicht des Motors) ist. Der Verteiler- bzw. Sammlerquerschnitt 404 ist mit den stromabwärtigen Endteilen der drei unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403, welche gebündelt sind, und einem haltenden bzw. Halteglied, welches die stromabwärtigen Endteile in dem gebündelten Zustand hält, etc., ausgebildet.
Wie dies in 17 gezeigt ist, weist jedes der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403, mit anderen Worten jedes der stromabwärtigen Endteile des ersten unabhängigen Auslassdurchtritts 401, des stromabwärtigen Endteils des gemeinsamen Durchtrittsquerschnitts 4023 des zweiten unabhängigen Auslassdurchtritts 402 und des stromabwärtigen Endteils des dritten unabhängigen Auslassdurchtritts 403 eine Fächer- bzw. Gebläse- bzw. Lüfterform bzw. -gestalt in seinem Querschnitt entsprechend einem Drittel eines gesamten Kreises auf. Somit wird durch ein Sammeln bzw. Vereinigen von drei der stromabwärtigen Endteile, welche einen derartigen Querschnitt aufweisen, der Sammlerquerschnitt 404, welcher eine im Wesentlichen kreisartige Form bzw. Gestalt insgesamt aufweist, ausgebildet.
Jedes der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403, welche benachbart in dem Sammlerquerschnitt 404 angeordnet sind, ist in eine Düsenform ausgebildet, in welcher die Querschnittsfläche des Durchtritts kleiner in Richtung zu dem stromabwärtigen Ende ist (siehe 14 und 15, etc.). Daher wird das Abgas, welches durch die stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 hindurchtritt, (in seiner Fluss- bzw. Strömungsrate) darin beschleunigt und wird zu der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 ausgebracht.
Darüber hinaus sind bzw. werden die stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 unter einem Winkel derart gebündelt, dass sie vergleichsweise nahe dazu sind, parallel zueinander zu sein. Spezifisch sind die stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 derart angeordnet, dass jeder Winkel zwischen benachbarten Achsen so gering wie beispielsweise etwa 10° ist.
Wie dies in 14 und 15 gezeigt ist, weist die einen Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405 von der stromaufwärtigen Seite einen Düsenquerschnitt 406, welcher ausgebildet ist, um eine kleinere Querschnittsfläche eines Durchtritts in Richtung zu dem stromabwärtigen Ende aufzuweisen, einen geraden Querschnitt 407, welcher ausgebildet ist, um die im Wesentlichen einheitliche Querschnittsfläche eines Durchtritts aufzuweisen, und einen Diffusorquerschnitt 408, welcher ausgebildet ist, um eine größere Querschnittsfläche eines Durchtritts in Richtung zu dem stromabwärtigen Ende aufzuweisen, in dieser Reihenfolge auf. Daher fließt bzw. strömt das Abgas, welches von einem der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 ausgegeben bzw. ausgebracht wird, zuerst in den Düsenquerschnitt 406 und beschleunigt darin (hier nimmt der Druck des Abgases ab). Darüber hinaus verlangsamt sich das Abgas, welches in dem Düsenquerschnitt 406 beschleunigt wird, wenn bzw. da es durch den geraden Querschnitt 407 und den Diffusorquerschnitt 408 hindurchtritt, und der Druck des Abgases erholt sich dadurch wieder bzw. steigt wieder an.
Wenn das Abgas bei einer hohen Geschwindigkeit von einem der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 in Richtung zu dem Düsenquerschnitt 406 der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 ausgebracht wird, wird ein Teil eines negativen bzw. Unterdrucks, wo der Druck relativ niedrig ist, um das ausgebrachte Gas gebildet. Daher wirkt, wenn das Abgas von den unabhängigen Auslassdurchtritten (einem von 401, 402 und 403) eines gewissen Zylinders zu der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 ausgebracht wird, ein negativer bzw. Unterdruck innerhalb der unabhängigen Auslassdurchtritte der anderen Zylinder, und das Abgas wird stromabwärts davon angesaugt. Dies ist als der Ausstoß- bzw. Ejektoreffekt bekannt.
Es ist festzuhalten, dass, wenn der äquivalente Kreisdurchmesser der Fläche des stromabwärtigen Endteils des Düsenteils 406 (dieselbe wie die Fläche des geraden Querschnitts 407) ”D” ist und der äquivalente Kreisdurchmesser der gesamten Fläche der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 ”a” ist, es bekannt war, dass ein ausreichender Ejektoreffekt erhalten werden kann, wenn a/D = 0,5. Daher wird auch in dieser Ausführungsform a/D eingestellt bzw. festgelegt, um etwa 0,5 oder höher (z. B. etwa 0,65) zu sein. Hier bedeutet der äquivalente Kreisdurchmesser einen Durchmesser, wenn der Querschnitt, welcher eine gewisse Form bzw. Gestalt aufweist, durch einen tatsächlichen Kreis ersetzt wird, welcher dieselbe Fläche aufweist.
Wie dies in 14 und 16 gezeigt ist, weist der Abgassammler 400 zusätzlich zu den unabhängigen Auslassdurchtritten 401, 402 und 403, der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 und dgl. drei Bypassdurchtritte 411, 412 und 413, welche sich verzweigt von zwischenliegenden Teilen der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 erstrecken und sich miteinander an der stromabwärtigen Seite vereinigen, und einen stromabwärtigen Bypassquerschnitt 414 auf, welcher sich stromabwärts von dem Teil erstreckt, wo sich die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 miteinander vereinigen. Ein stromabwärtiges Endteil des stromabwärtigen Bypassquerschnitts 414 ist bzw. wird mit dem Auslassrohr 40 verbunden, welches der Auslassdurchtritt ist, welcher stromabwärts von der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 angeordnet ist. Mit anderen Worten koppeln die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 die jeweiligen zwischenliegenden Teile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 (die Teile, welche stromaufwärts von der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 angeordnet sind). Es ist festzuhalten, dass jeder der Winkel, unter welchem sich die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 miteinander vereinigen, vergleichsweise breit bzw. groß eingestellt bzw. festgelegt ist, wobei beispielsweise der schneidende bzw. kreuzende Winkel zwischen den Achsen der Bypassdurchtritte 411 und 412 und der kreuzende Winkel zwischen den Achsen der Bypassdurchtritte 412 und 413 jeweils auf etwa 30° oder größer eingestellt sind.
Jeder der Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 und der stromabwärtige Bypassquerschnitt 414 sind eingestellt bzw. festgelegt, um eine im Wesentlichen einheitliche Querschnittsfläche von dem stromaufwärtigen Ende bis zu dem stromabwärtigen Ende aufzuweisen, und die Querschnittsfläche ist größer als jede Querschnittsfläche der stromabwärtigen Teile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 festgelegt. In dieser Ausführungsform ist jede Querschnittsfläche der Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 und des stromabwärtigen Bypassquerschnitts 414 im Wesentlichen auf die gleiche wie die kreisförmige Querschnittsfläche des Sammlerquerschnitts 404 festgelegt, wo sich die stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 miteinander vereinigen (der gesamten Fläche der stromabwärtigen Endteile der Durchtritte 401, 402 und 403).
Im Inneren jedes der Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 ist ein öffenbares Strömungsumschaltventil 415 vorgesehen, um an einer gemeinsamen Stange 416 zentriert zu verschwenken, und ein Ende der Stange 416 ist mit einem Betätigungselement bzw. Stellglied 417 gekoppelt. Wenn die Stange 416 durch die Betätigung des Stellglieds 417 rotiert, werden die Strömungsumschaltventile 415 gleichzeitig dadurch betätigt, um jeweils die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 zu öffnen und zu schließen.
Die Strömungsumschaltventile 415 für ein Betätigen bzw. Betreiben, wie dies oben beschrieben ist, werden verwendet, um den Zustand zwischen einem Passieren bzw. Durchtreten und Nicht-Passieren des Abgases, welches von den Zylindern 18A bis 18D ausgebracht wird, zu der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 umzuschalten. Beispielsweise tritt, wenn die Strömungsumschaltventile 415 vollständig geschlossen sind, das Abgas, welches von den Zylindern 18A bis 18D ausgebracht wird, vollständig durch die unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 hindurch und strömt in die einen Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405. Auf diese Weise wird ein hoher negativer bzw. Unterdruck (der Unterdruck, wo der Druck ausreichend verringert ist bzw. wird) innerhalb der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 erzeugt bzw. generiert, und ein ausreichender Saugeffekt des Abgases (Ejektoreffekt) kann erhalten werden. Andererseits fließt bzw. strömt, wenn das Strömungsumschaltventil 415 vollständig geöffnet ist bzw. wird, ein Hauptteil des Abgases, welches von den Zylindern 18A bis 18D ausgebracht wird, stromabwärts durch die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 und strömt weiter in das Auslass- bzw. Abgasrohr 40, welches stromabwärts von der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 angeordnet ist, ohne durch die einen Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405 hindurchzutreten. Auf diese Weise wird der Unterdruck in der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 nicht erzeugt bzw. generiert und somit verschlechtert sich der Ejektoreffekt signifikant. Es ist festzuhalten, dass der Grund, warum der Hauptteil des Abgases durch die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 (und nicht die unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403) hindurchtritt, wenn das Strömungsumschaltventil 415 vollständig geöffnet ist, darin liegt, dass jeder der Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 eine größere Querschnittsfläche als jede der Querschnittsflächen der stromabwärtigen Endteile der unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 aufweist und einen geringeren Strömungswiderstand aufweist.
Durch ein Bereitstellen der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 und dgl. in dem Abgas- bzw. Auslasssystem des Motors 100, wie dies oben beschrieben ist, kann, obwohl dies später im Detail beschrieben wird, das interne EGR Verhältnis kontinuierlich geändert werden, bis es null wird. Daher ist bei dem Motor 100 das externe EGR Gas, welches die EGR Kühleinrichtung 52 umgeht, nicht als das heiße EGR Gas erforderlich. Somit sind bzw. werden, wie dies in 13 gezeigt ist, der EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt 53 und das EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil 531 weggelassen, und es verbleibt nur der Hauptdurchtritt 51 als der EGR Durchtritt. Darüber hinaus gibt, wie dies in 18 gezeigt ist, das PCM 10 ein Regel- bzw. Steuersignal zu dem Stellglied 417 für ein Einstellen der Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 anstelle eines Ausgebens des Regel- bzw. Steuersignals zu dem EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil 531 aus.
Als nächstes wird die Regelung bzw. Steuerung des Motors 100, welcher eine derartige Konfiguration aufweist, unter Bezugnahme auf 19 bis 21 beschrieben, welche 7 bis 9 entsprechen. Das Teil (a) von 19 zeigt die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18, das Teil (b) von 19 zeigt die Zylinderinnentemperatur bei dem Start des Verdichtungshubs, das Teil (c) von 19 zeigt die Sauerstoffkonzentration und das Teil (d) von 19 zeigt das externe EGR Verhältnis während des Einlasses, in welchen die Teile (b) und (c) von 19 dieselben wie die Teile (b) und (c) von 7 sind.
Die Teile (a) und (d) von 20 zeigen, ähnlich zu den Teilen (a) und (d) von 19 die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders 18 und das externe EGR Verhältnis während des Einlasses. Darüber hinaus zeigt in 20 das Teil (e) die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Auslassventils 22, das Teil (f) zeigt die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 21 und das Teil (g) zeigt den Hub bzw. das Anheben des Einlassventils.
Die Teile (a) und (d) von 21 sind dieselben wie die Teile (a) und (d) von 19. Darüber hinaus zeigt das Teil (h) von 21 die Öffnung des Drosselventils 36, das Teil (i) zeigt die Öffnung des EGR Ventils 511 und das Teil (j) zeigt die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415.
Es ist festzuhalten, dass die Regelung bzw. Steuerung des Motors 100 betreffend die Kraftstoffeinspritzung und den Zündzeitpunkt dieselbe wie die Regelung bzw. Steuerung des Motors 1 ist (siehe die Teile (k), (l) und (m) von 10).
Zuerst ist zwischen der niedrigen Last und der vorbestimmten Last T2 in dem Teil (a) von 19 dies dasselbe wie das Teil (a) von 7. Es ist festzuhalten, dass, wie dies in dem Teil (j) von 21 gezeigt ist, die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 eingestellt ist, um vollständig geöffnet zu sein, und somit wird das Abgas durch einen der Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 ausgebracht. In diesem Fall wird, wie dies später beschrieben wird, der Saugeffekt des Abgases, welches zu der Auslassöffnung 17 ausgebracht wird, nicht erzeugt werden, und daher kann eine ausreichende Menge an internem EGR Gas in den Zylinder 18 durch die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen eingebracht werden.
Obwohl die Auslass VVL 71 bei der vorbestimmten Last T3 (siehe das Teil (e) von 8) in den Teilen (a) und (e) von 7 ausgeschaltet wird, wird in den Teilen (a) und (e) von 20 die Auslass VVL 71 selbst bei der vorbestimmten Last T3 nicht ausgeschaltet (siehe das Teil (e) von 20). Die Auslass VVL 71 ist bzw. wird eingeschaltet gehalten, bis die Motorlast die vorbestimmte Last T6 in dem SI Modus wird.
Darüber hinaus wird, wie dies in den Teilen (f) und (g) von 20 gezeigt ist, an der Seite höherer Motorlast als die vorbestimmte Last T2, der Hub des Einlassventils 21 zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast erhöht, und der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 wird dementsprechend vorgestellt. Somit wird, wie dies in dem Teil (a) von 19 gezeigt ist, die Einbringmenge des internen EGR Gases zunehmend bzw. schrittweise gemäß dem Anstieg der Motorlast aufgrund der Regelung bzw. Steuerung der Auslass VVL 71 und der Regelung bzw. Steuerung der Einlass CVVL 73 reduziert. Da der Betrieb der Auslass VVL 71 nicht gestoppt bzw. unterbrochen wird, wie dies oben beschrieben ist, muss der Hub des Einlassventils 21 nicht signifikant geändert werden (siehe das Teil (g) von 8). Darüber hinaus ist es für die Öffnung des EGR Ventils 511 auch nicht erforderlich, signifikant geändert zu werden, wie dies in dem Teil (i) von 21 gezeigt ist (siehe das Teil (i) von 9). Somit wird die Regel- bzw. Steuerbarkeit relativ zu dem bzw. im Hinblick auf den Anstieg der Motorlast verbessert werden. Es ist festzuhalten, dass betreffend ein Durchführen der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck bei der Motorlast über der vorbestimmten Last T4 dies dasselbe ist, wie dies oben beschrieben ist (siehe die Teile (k), (l) und (m) von 9).
Wenn die Motorlast die vorbestimmte Last T5 überschreitet, wird das Umschalten von dem CI Modus zu dem SI Modus durchgeführt. An der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T5 wird, wie dies in dem Teil (j) von 21 gezeigt ist, die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 schrittweise bzw. zunehmend von dem vollständig geöffneten Zustand reduziert. Somit wird die Abgasmenge, welche durch die Bypassdurchtritte 411, 412 und 413 strömt, reduziert, und die Abgasmenge, welche in die einen Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405 durch die unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 strömt bzw. fließt, steigt an. Dies führt zu einem Erhöhen des negativen bzw. Unterdrucks, welcher in der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 gebildet wird, und da das Abgas, welches zu der Auslassöffnung 17 ausgebracht wird, durch den erhöhten Unterdruck angesaugt wird, zu einem Reduzieren der Menge des internen EGR Gases, welches in den Zylinder 18 während der Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen rückgeführt wird. Spezifisch tritt, wenn der Unterdruck innerhalb der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 erhöht wird (wenn der Druck verringert wird), der Unterdruck durch die unabhängigen Auslassdurchtritte 401, 402 und 403 hindurch, um die Auslassöffnung 17 zu erreichen, und das Abgas wird stromabwärts gesaugt. Als ein Resultat wird das Auftreten eines Phänomens, dass das Abgas in der Gegenrichtung in den Zylinder 18 von der Auslassöffnung 17 strömt bzw. fließt, weniger häufig. Da die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 reduziert wird, wenn die Motorlast ansteigt, wird der Saugeffekt des Abgases aufgrund des Unterdrucks, welcher innerhalb der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 erzeugt bzw. generiert wird (Ejektoreffekt), zunehmend bzw. schrittweise verstärkt. Als ein Resultat wird, wie dies in dem Teil (a) von 19 gezeigt ist, die Menge an internem EGR Gas zunehmend bzw. schrittweise reduziert.
Somit wird bei der vorbestimmten Last T6, bei welcher die Einbringmenge des internen EGR Gases auf null eingestellt ist, wie dies in dem Teil (j) von 21 gezeigt ist, die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 eingestellt, um vollständig geschlossen zu sein, und es wird, wie dies in dem Teil (e) von 20 gezeigt ist, die Auslass VVL 71 ausgeschaltet.
Die Regelung bzw. Steuerung an der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T6 ist im Wesentlichen dieselbe, wie sie beispielsweise in 7 gezeigt ist; jedoch wird, wie dies in dem Teil (j) von 21 gezeigt ist, die Öffnung des Strömungsumschaltventils 415 vollständig geschlossen gehalten, bis die Motorlast die volle Last wird. Somit fließt bzw. strömt, wie dies oben beschrieben ist, die gesamte Menge an Abgas, welches von dem Zylinder 18 ausgebracht wird, in die einen Unterdruck erzeugende Vorrichtung 405 und der Unterdruck, welcher in der einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung 405 erzeugt wird, steigt an. Auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T6 wird, obwohl die Auslassregelung mit zweimaligem Öffnen gestoppt wird, der starke Unterdruck beim Saugen (Spülen) des verbliebenen Gases innerhalb des Zylinders 18 während des Auslasshubs verwendet, wo das Auslassventil 22 geöffnet ist, und dies trägt zu einem Erhöhen der Füllmenge mit Frischluft und zu einem Verringern der Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei.
Dies wird vorteilhaft beim Erhöhen des Drehmoments innerhalb des Bereichs auf der Seite höherer Motorlast.
Es ist festzuhalten, dass die Anwendung der Lehre, welche hierin geoffenbart ist, nicht auf die oben beschriebene Motorkonfiguration beschränkt ist. Beispielsweise kann die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode in die Einlassöffnung 16 durch eine Öffnungseinspritzeinrichtung, welche getrennt in der Einlassöffnung 16 vorgesehen ist, anstelle der Einspritzeinrichtung 67 durchgeführt werden, welche in dem Zylinder 18 vorgesehen ist.
Darüber hinaus ist der Motor 1 nicht auf den Reihen-Vierzylindermotor beschränkt, welcher oben beschrieben ist, und kann auf einen Reihen-Dreizylindermotor, einen Reihen-Zweizylindermotor und einen Reihen-Sechszylindermotor, etc. angewandt werden. Darüber hinaus ist der Motor 1 auf verschiedene Arten von Motoren, wie beispielsweise einen V6 Motor, einen V8 Motor und einen Vierzylinder-Boxen-Motor anwendbar.
Darüber hinaus ist bzw. wird in der obigen Beschreibung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases für den vorbestimmten Betriebsbereich auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt bzw. festgelegt; jedoch kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf mager eingestellt bzw. festgelegt werden. Es ist festzuhalten, dass das Einstellen bzw. Festlegen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen Vorteil aufweist, dass ein Dreiweg-Katalysator verwendet werden kann.
Die Betriebs- bzw. Betätigungsbereiche, welche in 4 gezeigt sind, sind lediglich ein Beispiel, und andere verschiedene Betriebsbereiche können vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus kann die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck erforderlichenfalls unterteilte Einspritzungen sein. In ähnlicher Weise kann die Einlasshubeinspritzung auch unterteilte Einspritzungen erforderlichenfalls sein. Mit diesen unterteilten Einspritzungen kann der Kraftstoff an dem Einlasshub und dem Kompressions- bzw. Verdichtungshub eingespritzt werden.
Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsformen hierin illustrativ und nicht beschränkend sind, da der Rahmen bzw. Geltungsbereich der Erfindung durch die beigeschlossenen Ansprüche eher als durch die diesen vorangehende Beschreibung definiert wird, und dass alle Änderungen, welche innerhalb von Grenzen und Begrenzungen der Ansprüche fallen, oder Äquivalente derartiger Grenzen und Begrenzungen davon daher durch die Ansprüche mitumfasst sein sollen.
Bezugszeichenliste

1: Motor (Motorkörper)
10: PCM (Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. Controller
18: Zylinder
25: Zündkerze
50: EGR Durchtritt (Abgasrezirkulationseinrichtung)
51: Hauptdurchtritt (Abgasrezirkulationseinrichtung)
511: EGR Ventil (Abgasrezirkulationseinrichtung)
52: EGR Kühleinrichtung (Abgasrezirkulationseinrichtung)
53: EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt (Abgasrezirkulationseinrichtung)
531: EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil (Abgasrezirkulationseinrichtung)
62: Kraftstoffzufuhrsystem (Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus)
67: Einspritzeinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil)
71: VVL (Abgasrezirkulationseinrichtung)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-154859 A [0002, 0002, 0003]
JP 2009-197740 A [0003, 0003]

Claims

Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper (1), welcher einen Zylinder (18) aufweist; ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder (18); einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) für ein Einstellen bzw. Festlegen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil (67) einzuspritzen ist; eine Zündkerze (25), welche angeordnet ist, um in Richtung zu einem Inneren des Zylinders (18) orientiert zu sein, und für ein Zünden von Mischgas innerhalb des Zylinders (18); und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) für ein Betreiben des Motorkörpers (1) durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils (67), des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) und der Zündkerze (25), wobei, wenn sich ein Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines ersten Bereichs befindet, welcher ein vorbestimmter Bereich niedriger Motorlast ist, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) betreibt, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo das Mischgas innerhalb des Zylinders (18) für ein Zünden komprimiert wird, wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines zweiten Bereichs befindet, wo die Motorlast höher als der erste Bereich ist, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) die Zündkerze (25) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt regelt bzw. steuert, um den Motorkörper (1) zu betreiben, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines spezifischen Teils hoher Motorlast des ersten Bereichs befindet, beinhaltend eine Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, durch den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) einstellt bzw. festlegt, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) die Verdichtungszündung auf nach einem oberen Verdichtungstotpunkt (CTDC) durch ein Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (67) verzögert, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (18) wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, und wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines Teils des ersten Bereichs befindet, wo die Motorlast unter dem spezifischen Teil liegt, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (18) wenigstens in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen.
Motor nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend eine Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder (18), wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) die Abgasrezirkulationseinrichtung regelt bzw. steuert, um ein EGR Verhältnis zu ändern, wobei das EGR Verhältnis einem Verhältnis einer Menge an Abgas relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders (18) entspricht, wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines Teils einer niedrigsten Motorlast des ersten Bereichs befindet, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) ein höchstes EGR Verhältnis einstellt und das EGR Verhältnis entsprechend einem Anstieg der Motorlast reduziert, und wobei zwischen dem bestimmten Teil des ersten Bereichs und einem Teil niedriger Motorlast des zweiten Bereichs, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) kontinuierlich das EGR Verhältnis entsprechend dem Anstieg der Motorlast reduziert.
Motor nach Anspruch 2, wobei die Abgasrezirkulationseinrichtung in den Zylinder (18) ein gekühltes EGR Gas, welches ein gekühltes Abgas ist, und ein heißes EGR Gas einbringt, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist, und wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb des Teils niedrigster Motorlast des ersten Bereichs befindet, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) nur das heiße EGR Gas in den Zylinder durch die Abgasrezirkulationseinrichtung einbringt, und wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb des Teils niedriger Motorlast des zweiten Bereichs befindet, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) wenigstens das gekühlte EGR Gas in den Zylinder (18) einbringt.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb des Teils des ersten Bereichs befindet, wo die Motorlast unter dem spezifischen Teil ist bzw. liegt, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck, um ein niedriger Kraftstoffdruck von unter 30 MPa zu sein, durch den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) einstellt, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in der Periode von einem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (63) beinhaltet, welche durch den Motorkörper (1) betrieben wird, und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (63) den Druck des von dem Kraftstoffeinspritzventil (67) einzuspritzenden Kraftstoffs einstellt.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Kolben (14) hin- und herbewegbar in den Zylinder (18) eingesetzt ist, und ein konkav ausgebildeter Hohlraum (141) an einer oberen Fläche des Kolbens (14) ausgebildet ist, und wobei, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb des spezifischen Teils des ersten Bereichs befindet, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (18) wenigstens in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchzuführen, so dass der Kraftstoff in den Hohlraum (141) eingespritzt wird.
Motor nach Anspruch 6, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (67) ein Mehrloch-Typ ist und in einem zentralen Teil einer Verbrennungskammer (19) des Motorkörpers (1) angeordnet ist, und das Kraftstoffeinspritzventil (67) eingestellt ist, um radial den Kraftstoff in den Hohlraum (141) in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs einzuspritzen.
Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Abgasrezirkulationseinrichtung in den Zylinder (18) ein gekühltes EGR Gas, welches ein gekühltes Abgas ist, und ein heißes EGR Gas einbringt, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist, und wobei, wenn der Betriebszustand des Motorkörpers (1) zwischen dem spezifischen Teil des ersten Bereichs und einem Teil niedriger Motorlast des zweiten Bereichs, beinhaltend die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, liegt, die Abgasrezirkulationseinrichtung sowohl das gekühlte als auch das heiße EGR Gas in den Zylinder einbringt und, wenn die Motorlast ansteigt, das EGR Verhältnis durch ein Reduzieren eines Verhältnisses der Menge des heißen EGR Gases relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders reduziert, während ein Verhältnis des gekühlten EGR Gases relativ zu der gesamten Abgasmenge innerhalb des Zylinders erhöht wird, wobei das EGR Verhältnis dem Verhältnis der gesamten Menge des EGR Gases, beinhaltend das gekühlte EGR Gas und das heiße EGR Gas, relativ zu der gesamten Gasmenge innerhalb des Zylinders (18) entspricht.
Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors, wobei der Motor umfasst: einen Motorkörper (1), welcher einen Zylinder (18) aufweist; ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder (18); einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) für ein Einstellen bzw. Festlegen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil (67) einzuspritzen ist; eine Zündkerze (25), welche angeordnet ist, um in Richtung zu einer Innenseite des Zylinders (18) orientiert zu sein, und für ein Zünden von Mischgas innerhalb des Zylinders (18); und wobei das Verfahren die Schritte umfasst: wenn ein Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines ersten Bereichs liegt, welcher ein vorbestimmter Bereich niedriger Motorlast ist, Betreiben des Motorkörpers (1), um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo das Mischgas innerhalb des Zylinders (18) für ein Zünden komprimiert bzw. verdichtet wird, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines zweiten Bereichs befindet, wo die Motorlast höher als der erste Bereich ist, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, Regeln bzw. Steuern der Zündkerze (25) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, um den Motorkörper (1) zu betreiben, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wenn der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines spezifischen Teils hoher Motorlast des ersten Bereichs liegt, beinhaltend eine Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich, Einstellen bzw. Festlegen des Kraftstoffdrucks, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, durch den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62), und Verzögern der Verdichtungszündung auf nach einem oberen Verdichtungstotpunkt (CTDC) durch ein Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (67), um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (18) wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, und wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines Teils des ersten Bereichs befindet, wo die Motorlast unter dem spezifischen Teil liegt, Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (67), um die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder (18) wenigstens in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen.
Computerprogrammprodukt, umfassend auf einem Computer implementierte Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des Verfahrens von Anspruch 9 durchführen können.