DE102013013620A1 - Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Steuereinrichtung für diesen, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Steuereinrichtung für diesen, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt Download PDF

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Abstract

Es wird ein Funkenzündungsmotor zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, ein Kraftstoffeinspritzventil, eine Zündkerze, ein EGR Einbringsystem und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Betreiben des Motorkörpers durch ein Regeln bzw. Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, der Zündkerze und des EGR Einbringsystems. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung regelt bzw. steuert, um Mischgas durch ein Verdichten für ein Selbstentzünden innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs zu verbrennen, und um das Mischgas durch eine Funkenzündung unter Verwendung der Zündkerze innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs zu verbrennen. Im Wesentlichen regelt bzw. steuert während des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung das EGR Einbringsystem, um gekühltes EGR Gas einzubringen, und es regelt bzw. steuert innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung das EGR Einbringsystem, um heißes EGR Gas einzubringen. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung regelt bzw. steuert das EGR Einbringsystem, um das heiße EGR Gas und das gekühlte EGR Gas innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs einzubringen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Funkenzündungsmotor, wo eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast durchgeführt wird und eine Funkenzündungsverbrennung innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast durchgeführt wird. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für einen Motor, auf ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und auf ein Computerprogrammprodukt.
  • Eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung (nachfolgend auch als ”CI Verbrennung” bezeichnet), wo ein Mischgas innerhalb eines Zylinders für ein Selbstentzünden komprimiert bzw. verdichtet wird (Verdichtungs- bzw. Kompressionszündung bei homogener Beladung), weist Vorteile auf, dass sich eine thermische Effizienz verbessert und ein Kraftstoffverbrauch verbessert, ebenso wie, dass aufgrund der Tatsache, dass sie eine kurze Verbrennungsperiode aufweist, welche jedoch nicht eine extreme Verbrennung wird, eine Erzeugung von Stickoxyd signifikant unterdrückt bzw. verringert wird. Daher war es konventionell mit bzw. bei Funkenzündungs-Benzinmotoren bekannt, eine Funkenzündungsverbrennung (nachfolgend auch als ”SI Verbrennung” bezeichnet) innerhalb eines Betriebsbereichs hoher Motorlast höher als eine vorbestimmte Last durchzuführen, während eine CI Verbrennung innerhalb eines Betriebsbereichs niedrigerer Motorlast als der vorbestimmten Last durchgeführt wird, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und ein Abgas zu reinigen (z. B. JP2007-154859A ).
  • Darüber hinaus offenbart beispielsweise JP2009-197740A einen Stand der Technik für diese Art eines Motors, in welchem internes EGR Gas hoher Temperatur in einen Zylinder innerhalb eines eine CI Verbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird, um eine Entzündbarkeit innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast zu verbessern, wo es für eine Zylinderinnentemperatur schwierig ist anzusteigen, da eine Kraftstoffeinspritzmenge gering ist.
  • Da die CI Verbrennung ein Verbrennungsmodus ist, welcher den Kraftstoffverbrauch verbessern kann, wie dies oben beschrieben ist, kann es als vorteilhaft erscheinen, den die CI Verbrennung anwendenden Bereich weiter zu der Seite hoher Motorlast zu erweitern. Jedoch wird, wenn die Zylinderinnentemperatur ansteigt, wenn bzw. da die Motorlast ansteigt, die CI Verbrennung durch einen scharfen bzw. starken Druckanstieg (dP/dt) begleitet, und der Verbrennungslärm kann ansteigen. Daher wird, wie dies in JP2007-154859A geoffenbart ist, selbst mit bzw. bei dem Motor, wo die CI Verbrennung innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast durchgeführt wird, die SI Verbrennung unter Verwendung einer Zündkerze allgemein innerhalb des Bereichs hoher Motorlast durchgeführt.
  • Somit wird, als der Motor, welcher in JP2009-197740A geoffenbart ist, im Gegensatz zu dem die CI Verbrennung anwendenden Bereich, wo die Entzündbarkeit durch ein Einbringen des internen EGR Gases hoher Temperatur in den Zylinder verbessert wird, innerhalb eines Teils des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, insbesondere innerhalb eines Teils hoher Motorlast davon, da die Zylinderinnentemperatur hoch ist und somit eine abnormale Verbrennung auftreten kann, externes EGR Gas niedriger Temperatur, welches durch einen Wärmeaustausch gekühlt ist bzw. wird, allgemein in den Zylinder eingebracht. Es ist festzuhalten, dass selbst in dem Fall mit bzw. bei der CI Verbrennung innerhalb des Bereichs hoher Motorlast darin, um die Verbrennung zu unterdrücken, welche durch einen scharfen Druckanstieg begleitet wird, das externe EGR Gas niedriger Temperatur zusätzlich zu dem internen EGR Gas hoher Temperatur eingebracht wurde.
  • Jedoch weist das Verfahren eines Einbringens des EGR Gases hoher Temperatur in den Zylinder innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs und des externen EGR Gases niedrigerer Temperatur innerhalb des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs ein Gebiet für eine Verbesserung in den folgenden Punkten auf. Spezifisch in dem Fall mit bzw. bei der CI Verbrennung innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast darin kann, da die Entzündbarkeit verbessert werden muss bzw. soll, eine große Menge an EGR Gas hoher Temperatur in den Zylinder eingebracht werden. Darüber hinaus kann innerhalb des Bereichs hoher Motorlast darin, da das externe EGR Gas niedriger Temperatur auch in den Zylinder zusätzlich zu dem EGR Gas hoher Temperatur eingebracht wird, als ein Resultat eine große Menge an EGR Gas in den Zylinder eingebracht werden. Mit anderen Worten kann in dem Fall mit der CI Verbrennung der Zylinder mit der großen Menge an EGR Gas gefüllt werden, der Einlass bzw. die Aufnahme kann durchgeführt werden, während ein Drosselventil geöffnet ist und nicht während das Drosselventil gedrosselt ist, und es kann daher ein Pumpenverlust effektiv reduziert werden. Andererseits besteht in dem Fall mit der SI Verbrennung, da die Entzündbarkeit sichergestellt werden muss, während eine abnormale Verbrennung unterdrückt wird, ein Problem, dass die Pumpenverlustreduktion ähnlich zu derjenigen innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs aufgrund der Beschränkung der Menge des externen EGR Gases niedriger Temperatur schwierig zu erzielen ist, welche in den Zylinder eingebracht werden kann, mit anderen Worten aufgrund der Tatsache, dass die Menge des externen EGR Gases niedriger Temperatur, welche in den Zylinder eingebracht werden kann, durch die Zylinderinnentemperatur beschränkt ist bzw. wird. Wenn die Menge des externen EGR Gases niedriger Temperatur, welche in den Zylinder eingebracht wird, erhöht wird, um den Pumpenverlust ähnlich wie innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs zu reduzieren, nimmt die Zylinderinnentemperatur übermäßig hauptsächlich innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast ab, wobei dies eine instabile Entzündbarkeit und Verbrennbarkeit bewirkt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situationen gemacht und stellt eine Lehre eines Funkenzündungsmotors zur Verfügung, wo eine CI Verbrennung innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast durchgeführt wird und eine SI Verbrennung innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast durchgeführt wird, in welchem die Verbrennung daran gehindert wird, instabil zu werden, während ein Pumpenverlust hauptsächlich innerhalb eines Teils niedriger Motorlast eines die SI Verbrennung anwendenden Bereichs reduziert wird.
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird in dem Funkenzündungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs ein Verhältnis einer EGR Gasmenge erhöht, um den Pumpenverlust zu reduzieren, und ein EGR Gas hoher Temperatur wird aggressiv in einen Zylinder eingebracht, um die Verbrennung daran zu hindern, aufgrund einer Tatsache instabil zu werden, dass eine Temperatur im Inneren des Zylinders übermäßig niedrig wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Funkenzündungsmotor zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, welcher wenigstens einen Zylinder aufweist, welcher eine Verbrennungskammer in einem oberen Teil davon ausbildet und für ein Zuführen von Kraftstoff dient, welcher hauptsächlich Benzin enthält, ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer, eine Zündkerze, welche angeordnet ist, um zu dem Inneren der Verbrennungskammer orientiert zu sein, und für ein Entzünden eines Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer dient, ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder, und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller für ein Betreiben des Motorkörpers durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils, der Zündkerze und des EGR Einbringsystems. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung regelt bzw. steuert die Verbrennung des Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer durch ein Komprimieren bzw. Verdichten für ein Selbstentzünden innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, welcher niedriger in einer Motorlast als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und für ein Verbrennen des Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer durch eine Funkenzündung unter Verwendung der Zündkerze innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, welcher höher in der Motorlast als die erste Motorlast ist.
  • Während des gesamten die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung das EGR Einbringsystem, um in den Zylinder wenigstens das auf eine niedrige Temperatur gekühlte EGR Gas einzubringen, welches ein Abgas ist, welches durch einen Wärmeaustausch gekühlt ist, und innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung das EGR Einbringsystem, um in den Zylinder wenigstens heißes EGR Gas einzubringen, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung regelt bzw. steuert das EGR Einbringsystem, um das heiße EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas in den Zylinder wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs einzubringen.
  • Hier kann ”die vorbestimmte erste Motorlast” innerhalb eines Teils einer mittleren Motorlast eingestellt bzw. festgelegt sein, wenn ein gesamter Bereich eines eine CI Verbrennung anwendenden Bereichs und eines eine SI Verbrennung anwendenden Bereichs (mit Ausnahme des Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils) in drei Teile eines Teils niedriger Motorlast, wo die Motorlast niedrig ist, eines Teils mittlerer Motorlast, wo die Motorlast höher als das Teil niedriger Motorlast ist, und eines Teils hoher Motorlast unterteilt ist, wo die Motorlast höher als das Teil mittlerer Motorlast ist.
  • Darüber hinaus bedeutet ”der Bereich eines vollständig geöffneten Drosselventils” einen Bereich, wo ein Frischluftverhältnis relativ zu der gesamten Gasmenge, welche in den Zylinder eingebracht wird, etwa 100% beträgt, und bedeutet nicht einen Bereich, wo als ein Resultat eines Einbringens von EGR Gas in den Zylinder eine Aufnahme bzw. ein Einlass durchgeführt werden kann, während das Drosselventil geöffnet ist und nicht während das Drosselventil gedrosselt ist.
  • Darüber hinaus kann ”das Teil niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs” ein Teil niedriger Motorlast sein, wenn der die SI Verbrennung anwendende Bereich (mit Ausnahme des Bereichs des vollständig geöffneten Drosselventils) in zwei Teile in Bezug auf das Niveau der Motorlast unterteilt wird.
  • Darüber hinaus bedeutet ”das gekühlte EGR Gas” verbranntes Gas, welches aus dem Inneren des Zylinders zu einem Auslassdurchtritt ausgebracht wird und dann aggressiv bzw. stark durch Verwenden beispielsweise einer EGR Kühleinrichtung gekühlt wird. ”Das heiße EGR Gas” bedeutet verbranntes Gas, welches nicht aggressiv gekühlt wird und höher in der Temperatur als das gekühlte EGR Gas ist.
  • Gemäß der obigen Konfiguration kann innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs, da wenigstens das heiße EGR Gas in den Zylinder eingebracht wird, die Temperatur im Inneren des Zylinders erhöht werden, um eine Entzündbarkeit selbst innerhalb des Teils niedriger Motorlast zu verbessern, wo es für die Temperatur im Inneren des Zylinders schwierig ist anzusteigen. Andererseits kann während des gesamten die SI Verbrennung anwendenden Bereichs (mit Ausnahme des Bereichs des vollständig geöffneten Drosselventils), da wenigstens das gekühlte EGR Gas in den Zylinder eingebracht wird, eine abnormale Verbrennung insbesondere innerhalb des Teils hoher Motorlast durch ein Reduzieren der Temperatur im Inneren des Zylinders unterdrückt bzw. verhindert werden.
  • Zusätzlich kann wenigstens innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, da das heiße EGR Gas in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas eingebracht wird, ein Verhältnis der EGR Gasmenge relativ zu der gesamten Gasmenge ähnlich zu dem die CI Verbrennung anwendenden Bereich erhöht werden, beispielsweise unmittelbar nach einem Teil hoher Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs, wo das gekühlte EGR Gas in den Zylinder zusätzlich zu dem heißen EGR Gas eingebracht wird, um einen scharfen Anstieg des Verbrennungsdrucks zu unterdrücken, und auf den die SI Verbrennung anwendenden Bereich umgeschaltet wird. Somit kann eine Reduktion eines Pumpenverlusts ähnlich zu dem die CI Verbrennung anwendenden Bereich erzielt werden, da die Aufnahme bzw. der Einlass durchgeführt werden kann, während das Drosselventil geöffnet ist und nicht während das Drosselventil gedrosselt ist.
  • Darüber hinaus kann, da das Verhältnis der Menge an EGR Gas relativ zu der gesamten Gasmenge durch ein Einbringen des heißen EGR Gases in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas und nicht durch ein Einbringen nur des gekühlten EGR Gases erhöht werden kann, eine instabile Verbrennung aufgrund eines großen Verhältnisses der Menge an EGR Gas unterdrückt werden.
  • Gemäß der obigen Konfiguration kann mit dem Funkenzündungsmotor, wo die CI Verbrennung innerhalb des Teils niedriger Motorlast durchgeführt wird und die SI Verbrennung innerhalb des Teils hoher Motorlast durchgeführt wird, die instabile Verbrennung unterdrückt werden, während der Pumpenverlust reduziert wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Funkenzündungsmotor zur Verfügung gestellt, umfassend:
    ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer des Motors oder eine Port- bzw. Öffnungs-Einspritzeinrichtung, welche in einer Einlassöffnung bzw. einem Einlassport vorgesehen ist;
    ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder des Motors; und
    wobei der Motor innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs betrieben wird, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist,
    wobei wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und
    wobei heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  • Innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann das EGR Einbringsystem vorzugsweise über eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller geregelt bzw. gesteuert werden, um das Verhältnis der Menge an EGR Gas in einigen Ausführungsformen schrittweise bzw. zunehmend relativ zu der gesamten Menge an Gas zu reduzieren, welche in den Zylinder eingebracht wird, wenn die Motorlast ansteigt, und/oder es kann innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert werden, um das Verhältnis der Menge des EGR Gases zu reduzieren, wenn die Motorlast von wenigstens einer zweiten Motorlast in Richtung zu dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich ansteigt, wobei die zweite Motorlast innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs liegt und niedriger als die erste Motorlast ist. Während wenigstens eines Teils innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs höher als die zweite Motorlast und des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs mit Ausnahme des Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils kann das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Inneren des Zylinders relativ zu der Frischluft fixiert beizubehalten, welche aufgrund des in den Zylinder eingebrachten EGR Gases reduziert wird.
  • Hier kann ”die zweite Motorlast” an einer Grenze zwischen einem Teil niedriger Motorlast und einem Teil mittlerer Motorlast eingestellt bzw. festgelegt werden, wenn der die CI Verbrennung anwendende Bereich in das Teil niedriger Motorlast, wo die Motorlast niedrig ist, das Teil mittlerer Motorlast, wo die Motorlast höher als das Teil niedriger Motorlast ist, und ein Teil hoher Motorlast unterteilt wird, wo die Motorlast nochmals höher als das Teil mittlerer Motorlast ist.
  • Darüber hinaus bedeutet ”von wenigstens der zweiten Motorlast”, dass es einen Modus eines Reduzierens des Verhältnisses der Menge an EGR Gas von einer Motorlast kleiner als die zweite Motorlast beinhaltet.
  • Gemäß der obigen Konfiguration kann innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, da das Verhältnis der Menge an EGR Gas, welche durch ein Einbringen des heißen EGR Gases in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas erhöht wird, zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert wird, mit anderen Worten, da die Menge an EGR Gas nicht signifikant, sondern zunehmend bzw. schrittweise reduziert wird, während eine notwendige Einlassluftmenge gemäß dem Anstieg der Kraftstoffeinspritzmenge beibehalten wird als auch das EGR Gas in den Zylinder soweit wie möglich eingebracht wird, die Reduktion des Pumpenverlusts erzielt werden, während das Motordrehmoment sichergestellt wird.
  • Zusätzlich kann innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, da das heiße EGR Gas in den Zylinder eingebracht wird, selbst wenn das Verhältnis der Menge an EGR Gas hoch relativ zu der gesamten Gasmenge ist, die Verbrennung stabilisiert werden, ohne eine Zündungsverzögerung und dgl. zu bewirken. Daher kann nicht verbranntes HC unterdrückt werden und Emissionen können reduziert werden.
  • Auch kann innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs, da das Verhältnis der Menge an EGR Gas zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast von der zweiten Motorlast zu dem die SI Verbrennung anwendenden Bereich reduziert werden kann, die Reduktion des Pumpenverlusts erzielt werden, während das Motordrehmoment sichergestellt wird.
  • Hier tritt, wenn der Verbrennungsmodus von der CI Verbrennung zu der SI Verbrennung umgeschaltet wird, allgemein eine Drehmomentdifferenz leicht auf. Jedoch wird gemäß dieser Konfiguration das Verhältnis der Menge an heißem EGR Gas zunehmend bzw. schrittweise gemäß dem Anstieg der Motorlast innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs reduziert, und das heiße EGR Gas wird in den Zylinder kontinuierlich zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas eingebracht, während die Menge an EGR Gas, welche in den Zylinder eingebracht wird, eingestellt bzw. festgelegt wird, um ein festgelegtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs aufzuweisen. Daher kann die Einlassluftmenge zunehmend gemäß dem geforderten Drehmoment erhöht werden, während das EGR Gas in den Zylinder soweit wie möglich bei einem Umschaltpunkt des Verbrennungsmodus eingebracht wird, und es kann somit unterdrückt bzw. verhindert werden, dass die Drehmomentdifferenz erzeugt wird, wenn von dem CI Verbrennungsmodus zu dem SI Verbrennungsmodus umgeschaltet wird.
  • Innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann das EGR Einbringsystem derart geregelt bzw. gesteuert werden, dass das heiße EGR Gas in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas eingebracht wird und ein Verhältnis einer Menge an heißem EGR Gas relativ zu der gesamten Menge an Gas, welche in den Zylinder eingebracht wird, zunehmend reduziert wird, wenn die Motorlast ansteigt, und innerhalb eines Teils hoher Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert werden, um nur das gekühlte EGR Gas in den Zylinder einzubringen.
  • Die Einbringung von EGR Gas in den Zylinder innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann durch einen EGR Durchtritt durchgeführt werden, welcher von einem Abgas- bzw. Auslassdurchtritt des Motors abzweigt und sich mit einem Einlassdurchtritt vereinigt. Das EGR Einbringsystem kann mit dem EGR Durchtritt und einem Ventil konfiguriert sein, wobei der EGR Durchtritt einen Hauptdurchtritt, welcher mit einer EGR Kühleinrichtung für ein Kühlen des Abgases versehen ist, und einen EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt für ein Umgehen der EGR Kühleinrichtung beinhaltet, und wobei das Ventil EGR Gas Strömungsmengen des EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritts und des Hauptdurchtritts regelt bzw. steuert. Das Ventil kann derart geregelt bzw. gesteuert werden, dass das heiße EGR Gas in den Zylinder über den EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt eingebracht wird und das gekühlte EGR Gas über den Hauptdurchtritt eingebracht wird.
  • Das EGR Einbringsystem kann derart geregelt bzw. gesteuert sein bzw. werden, dass das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas relativ zu der gesamten Menge an Gas, welche in den Zylinder eingebracht wird, zunehmend bzw. schrittweise erhöht wird, wenn die Motorlast von einer zweiten Motorlast innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und niedriger als die erste Motorlast bis zu einer dritten Motorlast innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und höher als die erste Motorlast ansteigt, und das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas zunehmend reduziert wird, wenn die Motorlast innerhalb eines Bereichs über der dritten Motorlast ansteigt.
  • Hier ist ”die dritte Motorlast” höher als ”die vorbestimmte erste Motorlast”, und kann auf ein Teil niedriger Motorlast eingestellt bzw. festgelegt sein, wenn der die SI Verbrennung anwendende Bereich (mit Ausnahme des Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils) in zwei Teile in Bezug auf die Motorlast unterteilt ist bzw. wird.
  • Gemäß der obigen Konfiguration wird, da das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast von der zweiten Motorlast innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs bis zu der dritten Motorlast innerhalb des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs erhöht wird, die Zylinderinnentemperatur innerhalb des Teils hoher Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs verringert, und es kann somit der scharfe Anstieg des Verbrennungsdrucks unterdrückt bzw. verhindert werden, und es kann darüber hinaus die Reduktion des Pumpenverlusts erzielt werden, während die abnormale Verbrennung innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs unterdrückt wird. Darüber hinaus kann innerhalb eines Teils des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, welcher die dritte Motorlast überschreitet, da das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas zunehmend gemäß dem Anstieg der Motorlast reduziert wird, die Frischluftmenge, welche für die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ist, welche gemäß dem Anstieg der Motorlast ansteigt, in den Zylinder eingebracht werden, während die Reduktion des Pumpenverlusts und die Unterdrückung der abnormalen Verbrennung aufgrund der Einbringung des EGR Gases bis zu dem Bereich des vollständig geöffneten Drosselventils erzielt werden können.
  • Der Motor kann darüber hinaus einen Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus für ein Variieren bzw. Ändern eines Drucks des Kraftstoffs beinhalten, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil kann geregelt bzw. gesteuert werden, um eine Einlasshubeinspritzung innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs durchzuführen. Innerhalb eines Teils hoher Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und des Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann der Kraftstoffeinspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils auf einen vorbestimmten Druck von etwa 30 MPa oder darüber durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus eingestellt werden, und das Kraftstoffeinspritzventil kann derart geregelt bzw. gesteuert sein bzw. werden, dass ein Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vor einer Zündung in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs liegt.
  • Hier kann ”das Teil niedriger Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs” das Teil niedriger Motorlast und das Teil mittlerer Motorlast sein, wenn der die CI Verbrennung anwendende Bereich in das Teil niedriger Motorlast, wo die Motorlast niedrig ist, das Teil mittlerer Motorlast, wo die Motorlast höher als das Teil niedriger Motorlast ist, und das Teil hoher Motorlast unterteilt wird, wo die Motorlast nochmals höher als das Teil mittlerer Motorlast ist, wie dies oben beschrieben ist, und ”das Teil hoher Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs” kann das Teil hoher Motorlast derselben drei Teile des unterteilten CI Verbrennungsbereichs sein.
  • Gemäß der obigen Konfiguration wird innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs, da die Einlasshubeinspritzung durchgeführt wird, mit anderen Worten, da eine ein Mischgas bildende Periode lang ist, eine Zerstäubung des Kraftstoffs, welcher hauptsächlich Benzin enthält, beschleunigt, und ein insgesamt homogenes Mischgas wird erzeugt bzw. generiert, so dass die Verbrennung stabilisiert werden kann.
  • Andererseits wird innerhalb des Teils hoher Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs und des Teils niedriger Motorlast des die SI Verbrennung anwendenden Bereichs, wo die Zylinderinnentemperatur extrem hoch ist, wenn die Einlasshubeinspritzung in das Innere des Zylinders durchgeführt wird, welcher eine hohe Temperatur darin aufweist, der Kraftstoff an die Luft hoher Temperatur ausgesetzt und die abnormale Verbrennung, wie beispielsweise eine Vorzündung, kann auftreten. Um eine derartige abnormale Verbrennung zu unterdrücken, kann ein Verringern der Zylinderinnentemperatur, beispielsweise durch ein Einbringen einer großen Menge an gekühltem EGR Gas in den Zylinder als effektiv bzw. wirksam erachtet werden; jedoch kann durch ein Einbringen einer derartig großen Menge an gekühltem EGR Gas in den Zylinder die Zylinderinnentemperatur zu stark abnehmen, wobei dies eine instabile Verbrennung bewirken kann.
  • Somit wird, um die Verdichtungszündungsverbrennung zu stabilisieren, während die abnormale Verbrennung, wie beispielsweise die Vorzündung vermieden wird, die Einspritzung in einer späteren Hälfte des Verdichtungshubs bei einem vorbestimmten Druck von 30 MPa oder darüber durchgeführt. D. h., durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkts auf die Einspritzung in der späteren Hälfte des Verdichtungshubs (einer Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs) kann die abnormale Verbrennung, wie beispielsweise die Vorzündung unterdrückt werden. Dann wird in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs, während eine Verbrennungskammer extrem verkleinert ist bzw. wird, da ein Kolben nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt positioniert ist bzw. wird, durch ein Einspritzen des Kraftstoffs bei dem hohen Druck von 30 MPa oder darüber in einen derart engen bzw. schmalen Bereich, eine Turbulenzenergie im Inneren der Verbrennungskammer erhöht und die Zerstäubung des Kraftstoffs, welcher hauptsächlich Benzin enthält, wird beschleunigt, und es kann somit die Verbrennung stabilisiert werden.
  • Innerhalb des Teils niedriger Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs kann der Kraftstoffeinspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus eingestellt bzw. festgelegt werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für einen Funkenzündungsmotor zur Verfügung gestellt, wobei der Motor umfasst:
    ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer des Motors; und
    ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder des Motors;
    wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung konfiguriert ist, um den Motor innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs zu betreiben, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist,
    die Regel- bzw. Steuereinrichtung das EGR Einbringsystem derart regelt bzw. steuert, dass wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und
    heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungsmotors zur Verfügung gestellt, wobei der Motor umfasst:
    ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer des Motors; und
    ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder des Motors;
    wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    Regeln bzw. Steuern des Motors derart, dass er innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs betrieben wird, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist,
    Regeln bzw. Steuern des EGR Einbringsystems derart, dass wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und
    heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, umfassend auf einem Computer implementierte Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des oben erwähnten Verfahrens durchführen können.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Funkenzündungs-Benzinmotors einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches sich auf eine Regelung bzw. Steuerung des Funkenzündungs-Benzinmotors bezieht.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Verbrennungskammer in einer vergrößerten Weise zeigt.
  • 4 ist ein Diagramm, welches einen Betriebsbereich des Funkenzündungs-Benzinmotors beispielhaft darstellt.
  • 5A zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall, wo eine Einlasshubeinspritzung innerhalb eines eine CI Verbrennung anwendenden Bereichs durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate einer CI Verbrennung, welche durch die Einlasshubeinspritzung begleitet wird; 5B zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall, wo eine verzögerte Einspritzung bei hohem Druck innerhalb des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate der CI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck begleitet wird; 5C zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Zündzeitpunkts in einem Fall, wo eine verzögerte Einspritzung bei hohem Druck innerhalb eines eine SI Verbrennung anwendenden Bereichs durchgeführt wird, und einer Wärmefreisetzungsrate der SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck begleitet 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 die SI Verbrennung anwendenden Bereich durchgeführt werden, und einer Wärmefreisetzungsrate der SI Verbrennung, welche durch die unterteilten Einspritzungen begleitet wird.
  • 6 zeigt Diagramme eines Vergleichs zwischen einer SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, und der konventionellen SI Verbrennung.
  • 7 zeigt Änderungen in Zuständen im Inneren eines Zylinders in Bezug auf die Motorlasten, 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 Änderungen in Zuständen im Inneren des Zylinders in Bezug auf Motorlasten, in welchen das Teil (a) eine Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (d) das externe EGR Verhältnis während des Einlasses zeigt, das Teil (e) die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Auslassventils zeigt, das Teil (f) die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils zeigt, und das Teil (g) den Hub des Einlassventils zeigt.
  • 9 zeigt Änderungen in Zuständen im Inneren des Zylinders in Bezug auf Motorlasten, 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) die Öffnung des Drosselventils zeigt, das Teil (i) die Öffnung des EGR Ventils zeigt, und das Teil (j) die Öffnung des EGR Kühleinrichtungs-Bypassventils zeigt.
  • 10 zeigt Änderungen in Zuständen im Inneren des Zylinders in Bezug auf Motorlasten, in welchen das Teil (a) die Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders zeigt, das Teil (k) den Einspritzungs-Startzeitpunkt zeigt, das Teil (l) den Kraftstoffdruck zeigt, und das Teil (m) den Zündzeitpunkt zeigt.
  • 11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen den Öffnungs- und Schließzeitpunkten des Einlassventils und des Auslassventils und des internen EGR Verhältnisses zeigt.
  • 12 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem EGR Verhältnis und der Motorlast in einer vorbestimmten Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl zeigt.
  • 13 ist ein Diagramm, welches eine Gaszusammensetzung im Inneren des Zylinders in Bezug auf die Differenz in Motorlasten zeigt, wenn das heiße EGR Gas nicht in dem SI Modus eingebracht wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird ein Funkenzündungs-Benzinmotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
  • (Gesamtkonfiguration)
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Funkenzündungs-Benzinmotors dieser Ausführungsform zeigt, und 2 ist ein Blockdiagramm, welches sich auf eine Regelung bzw. Steuerung des Funkenzündungs-Benzinmotors bezieht. Der Motor 1 (Motorkörper) ist ein Funkenzündungs-Benzinmotor, welcher in einem Fahrzeug angeordnet ist und mit Kraftstoff versorgt wird, welcher hauptsächlich Benzin enthält. Der Motor 1 beinhaltet einen Zylinderblock 11, welcher mit einer Mehrzahl von Zylindern 18 versehen ist, welche jeweils eine Verbrennungskammer 19 in ihrem oberen Teil ausbilden, einen Zylinderkopf 12, welcher auf dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, welche unterhalb des Zylinderblocks 11 angeordnet ist und wo ein Schmiermittel gespeichert ist. Es ist festzuhalten, dass, obwohl nur ein Zylinder 18 in 1 illustriert ist, hier vier Zylinder linear beispielsweise an dem Zylinderblock 11 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt sind.
  • Im Inneren der Zylinder 18 sind hin- und hergehende Kolben 14, welche mit einer Kurbelwelle 15 über Verbindungsstangen 142 jeweils gekoppelt sind, eingepasst. Wie dies in 3 in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, ist ein Hohlraum 141, welcher eine rückspringende Form wie beispielsweise diejenige, welche in einem Dieselmotor verwendet wird, aufweist, an einer oberen Fläche bzw. Seite jedes Kolbens 14 ausgebildet. Wenn sich der Kolben 14 an einer Position nahe einem oberen Verdichtungs- bzw. Kompressionstotpunkt (CTDC) befindet, ist der Hohlraum 141 zu einer direkten Einspritzeinrichtung 67 gerichtet, welche später beschrieben ist. Der Zylinderkopf 12, die Zylinder 18 und die Kolben 14 sind jeweils innerhalb des Hohlraums 141 ausgebildet und unterteilen Brennkammern 19. Es ist festzuhalten, dass die Form bzw. Gestalt der Brennkammer 19 nicht auf die Form bzw. Gestalt in der Illustration bzw. Darstellung begrenzt ist, und dass beispielsweise die Form des Hohlraums 141, die Form der oberen Fläche des Kolbens 14 und die Form eines Deckenteils der Verbrennungskammer 19 geeignet geändert werden können.
  • Ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist vergleichsweise hoch, wie etwa 15:1 oder darüber eingestellt bzw. festgelegt, 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 für jeden der Zylinder 18 eine Einlassöffnung bzw. ein Einlassport 16 und eine Auslassöffnung bzw. ein Auslassport 17 ausgebildet, und ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 22 sind in der Einlass- und Auslassöffnung 16 und 17 durch einen Kontakt mit Ventilplättchen (nicht illustriert) angeordnet, welche an Umfangsrand- bzw. Kantenabschnitten von Einlass- und Auslassöffnungen der Verbrennungskammer 19 fixiert sind. Die Einlass- und Auslassventile 21 und 22 öffnen und schließen die jeweiligen Portöffnungen.
  • Innerhalb eines Ventiltriebs- bzw. -steuerungssystems 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 (kann nachfolgend 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 der Auslassseite des Ventiltriebssystems vorgesehen (siehe 2). Die VVL 71 (die detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) ist konfiguriert, um zwei Arten von Nocken mit voneinander unterschiedlichen Nockenprofilen (einen ersten Nocken, welcher eine Nockennase aufweist, und einen zweiten Nocken, welcher zwei Nockennasen aufweist), und einen Totgangmechanismus für ein selektives Übertragen eines Betriebs- bzw. Betätigungszustands von einem des ersten und zweiten Nockens auf das Auslassventil 22 zu beinhalten.
  • Wenn der Betätigungszustand des ersten Nockens übertragen wird, arbeitet das Auslassventil 22 in dem normalen Modus, wo es nur einmal während des Auslasshubs öffnet. Andererseits arbeitet, wenn der Betätigungszustand des zweiten Nockens übertragen wird, das Auslassventil 22 in dem speziellen Modus, wo es einmal während des Auslasshubs und einmal während des Einlasshubs öffnet, welches eine sogenannte Regelung bzw. Steuerung mit zweimaligem Öffnen ist. Zwischen dem normalen und speziellen Modus wird gemäß einem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors umgeschaltet. Spezifisch wird der spezielle Modus für eine Regelung bzw. Steuerung verwendet, welche sich auf eine interne EGR bezieht. Hier bedeutet ”die interne EGR” ein Zurücklassen von verbranntem Gas, welches in der Verbrennungskammer 19 verbrannt wurde, innerhalb des Zylinders 18, oder ein Einbringen des verbrannten Gases, welches aus der Verbrennungskammer 19 zu der Auslassöffnung 17 geströmt ist, in den Zylinder 18 bei einer hohen Temperatur. In dieser Ausführungsform wird die Aus- bzw. Durchführung der internen EGR durch die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen erzielt (d. h. ein Einbringen des verbrannten Gases hoher Temperatur, welches zu der Auslassöffnung 17 an dem Auslasshub ausgeströmt ist, in den Zylinder 18 durch ein Öffnen des Auslassventils 22 an dem Einlasshub); jedoch ist dies nicht darauf beschränkt und es kann beispielsweise eine interne EGR Regelung bzw. Steuerung durch eine Einlassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen sein, wo das Einlassventil 21 zweimal geöffnet wird, oder eine interne EGR Regelung bzw. Steuerung, wo verbranntes Gas in dem Zylinder 18 durch ein Einstellen bzw. Festlegen einer negativen Überlappungsperiode eines Schließens sowohl des Einlass- als auch des Auslassventils 21 und 22 während des Auslasshubs oder des Einlasshubs zurückgelassen wird.
  • Es ist festzuhalten, dass nachfolgend der Vorgang eines Betätigens der VVL 71 in dem normalen Modus, um nicht die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, als ein ”Ausschalten der VVL 71” bezeichnet werden kann, und der Prozess eines Betätigens der VVL 71 in dem speziellen Modus, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, als ein ”Einschalten der VVL 71” bezeichnet werden kann. Zusätzlich kann ein elektromagnetisch betätigtes Ventilsystem für ein Betreiben bzw. Betätigen des Auslassventils 22 durch ein Verwenden eines elektromagnetischen Stellglieds bzw. Betätigungselements für ein Schalten zwischen dem normalen Modus und speziellen Modus angewandt bzw. eingesetzt werden.
  • Demgegenüber ist, wie dies in 2 gezeigt ist, einen phasenvariabler Mechanismus 72 (variable Ventilzeitsteuerung, Variable Valve Timing, kann nachfolgend als die VVT bezeichnet werden) für ein Ändern einer Rotationsphase einer Einlassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15 und ein variabler Anhebemechanismus 73 (Continuously Variable Valve Lift, kontinuierlich variable Ventilanhebung, kann nachfolgend als die CVVL bezeichnet werden) für ein kontinuierliches Ändern eines Anhebens bzw. Hubs des Einlassventils 21 an einer Einlassseite des Ventiltriebssystems vorgesehen. Eine gut bekannte hydraulische, elektromagnetische oder mechanische Struktur kann geeignet für die VVT 72 angewandt werden. Darüber hinaus können verschiedene Arten von gut bekannten Strukturen geeignet für die CVVL 73 angewandt werden (detaillierte Strukturen davon sind nicht illustriert). Öffnungs- und Schließzeitpunkte und das Anheben des Einlassventils 21 können durch die VVT 72 und die CVVL 73 jeweils geändert werden.
  • Zusätzlich ist in dem Zylinderkopf 12 die direkte Einspritzeinrichtung 67 (Kraftstoffeinspritzventil) für ein direktes Einspritzen des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 19 an jedem Zylinder 18 festgelegt. Wie dies in einer vergrößerten Weise in 3 gezeigt ist, ist ein Düsenloch der direkten Einspritzeinrichtung 67 in einem zentralen Teil der Deckenfläche der Verbrennungskammer 19 angeordnet, um in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 19 orientiert zu sein. Die direkte Einspritzeinrichtung 67 spritzt den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 19 in einer Menge, welche gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 eingestellt bzw. festgelegt ist, zu einem Einspritzzeitpunkt ein, welcher gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 eingestellt bzw. festgelegt ist. In dieser Ausführungsform ist die direkte Einspritzeinrichtung 67 (eine detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) eine Mehrloch-Einspritzeinrichtung, welche mit einer Vielzahl von Düsenlöchern ausgebildet ist. Somit spritzt die direkte 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 oberen Verdichtungstotpunkt (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. Mit anderen Worten kann daher 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, nachdem der Kraftstoff eingespritzt wird, bei einem Verkürzen einer Mischgas-Ausbildungsperiode und der Verbrennungsperiode. Es ist festzuhalten, dass die direkte Einspritzeinrichtung 67 nicht auf die Mehrloch-Einspritzeinrichtung beschränkt ist und eine Einspritzeinrichtung vom Typ eines außen öffnenden Ventils sein kann.
  • Ein Kraftstoffzufuhrpfad bzw. -weg ist vorgesehen, um zwischen einem Kraftstofftank bzw. -behälter (nicht illustriert) und den direkten Einspritzeinrichtungen 67 zu koppeln. Innerhalb des Kraftstoffzufuhrwegs ist ein Kraftstoffzufuhrsystem 62 hohen Drucks (Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus) vorgesehen, welches den Kraftstoff zu jeder der direkten Einspritzeinrichtungen 67 bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck zuführt und eine Kraftstoffpumpe 63 und eine Common Rail bzw. gemeinsame Kraftstoffleitung 64 aufweist. 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 direkten Einspritzeinrichtung 67 wird der Kraftstoff, welcher in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 gesammelt bzw. gespeichert ist, von den Düsenlöchern der direkten Einspritzeinrichtung 67 eingespritzt. Hier ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolben- bzw. Plungertyppumpe (nicht illustriert) und wird durch den Motor 1 betrieben. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62 hohen Drucks, welches die durch den Motor betriebene Pumpe enthält, ermöglicht die Zufuhr von Kraftstoff zu der direkten Einspritzeinrichtung 67 bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber, bei einem Maximum von etwa 120 MPa. Wie dies später beschrieben wird, wird der Druck des Kraftstoffs, welcher zu der direkten Einspritzeinrichtung 67 zuzuführen ist, gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 hohen Drucks 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, so dass sie sich schräg nach unten von der Auslassseite des Motors 1 erstreckt und eine Spitze der Zündkerze 25 in Richtung zum Inneren des Hohlraums 141 des Kolbens 14 bei dem CTDC gerichtet bzw. orientiert ist.
  • 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, während ein Druckausgleichsbehälter 33 nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlassdurchtritts 30 angeordnet ist. Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 stromabwärts von dem Druckausgleichsbehälter 33 ist verzweigt, um unabhängige Durchtritte darzustellen, welche sich in Richtung zu den jeweiligen Zylindern 18 erstrecken, und stromabwärtige Enden der unabhängigen Durchtritte sind jeweils mit den Einlassöffnungen bzw. -ports 16 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 Teil 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 einen Hauptdurchtritt 51, welcher mit einem EGR Kühler bzw. einer Kühleinrichtung 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.
  • Es ist festzuhalten, dass die Ausführung der internen EGR dieser Ausführungsform durch die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen, die Einlassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen oder ein Bereitstellen der negativen Überlappungsperiode erzielt wird, während die Ausführung der externen EGR dieser Ausführungsform durch ein Regeln bzw. Steuern des EGR Ventils 511 und des EGR Kühler-Bypassventils 531 erzielt wird. Somit konfigurieren bzw. bilden das Einlassventil 21, das Auslassventil 22, die VVL 71, die VVT 72, die CVVL 73, der EGR Durchtritt 50, welcher den Hauptdurchtritt 51 und den EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 aufweist, die EGR Kühleinrichtung bzw. der EGR Kühler 52, das EGR Ventil 511 und das EGR Kühler-Bypassventil 531 und dgl. das EGR Einbringsystem in den Ansprüchen, welches das Abgas in den Zylinder 18 einbringt. Es ist festzuhalten, dass das verbrannte Gas, welches unvermeidbar innerhalb des Zylinders durch das Einbringsystem für ein zwangsweises Einbringen des EGR Gases verbleibt/zurückbleibt, von der hierin beschriebenen Regelung bzw. Steuerung ausgenommen bzw. ausgeschlossen ist.
  • 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. die Regel- bzw. Steuereinrichtung in den Ansprüchen.
  • 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 beinhalten die folgenden Sensoren: 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 einer 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 einer 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 Gaspedal- bzw. 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 der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 62 festgelegt ist und für ein Detektieren des Kraftstoffdrucks dient, welcher zu der direkten 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 direkten Einspritzeinrichtungen 67, den Zündkerzen 25, der VVT 72 und CVVL 73 an der Einlassventilseite 21, der VVL 71 an der Auslassventilseite 22, dem Kraftstoffzufuhrsystem hohen Drucks 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.
  • (Überblick über die Motorregelung bzw. -steuerung)
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Betriebsbereichs des Motors. Innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast, wo eine Motorlast relativ niedrig ist, spezifisch eines Bereichs niedrigerer Motorlast als einer vorbestimmten ersten Last (vorbestimmten Last T5 in dem Teil (a) von 7), führt der Motor 1 nicht eine Zündung durch die Zündkerze 25 durch, sondern führt eine Verdichtungszündungsverbrennung (kann nachfolgend als ”CI Verbrennung” bezeichnet werden) durch, in welcher eine Verbrennung durch eine Verdichtungs- bzw. Kompressionsselbstentzündung (Verdichtungszündung bei homogener Beladung) generiert bzw. erzeugt wird, um einen Kraftstoffverbrauch und eine Abgasemissionsleistung zu verbessern. Jedoch wird mit der CI Verbrennung die Geschwindigkeit der Verbrennung übermäßig rasch, wenn die Last bzw. Belastung des Motors ansteigt, und kann dadurch ein Problem von Verbrennungsgeräuschen, etc. bewirken. Daher wird bei dem Motor 1 innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast, wo die Motorlast relativ hoch ist, spezifisch eines Bereichs höherer Motorlast als der ersten Last die CI Verbrennung gestoppt bzw. angehalten und zu einer Funkenzündungsverbrennung (kann nachfolgend als ”SI Verbrennung” bezeichnet werden) umgeschaltet, welche durch eine Funkenzündung unter Verwendung der Zündkerze 25 bewirkt wird. Mit anderen Worten schaltet der Motor 1 einen Verbrennungsmodus gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1, insbesondere der Last des Motors 1, zwischen einem CI Modus, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, und einem SI Modus, 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), welcher der Bereich niedrigster Motorlast in dem CI Modus ist, heißes EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht, um die Entzündbarkeit und Stabilität der CI Verbrennung zu verbessern. Die Einbringung des heißen EGR Gases wird erzielt durch ein Einschalten der VVL 71 und ein Durchführen der Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweifachem Öffnen eines Öffnens des Auslassventils 22 während des Einlasshubs (später im Detail beschrieben). Eine derartige Einbringung des heißen EGR Gases erhöht die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei dem CTDC und ist vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit und Stabilität der CI Verbrennung innerhalb des Bereichs (1) mit einer niedrigen Motorlast. Darüber hinaus spritzt innerhalb des Bereichs (1), wie dies in 5A gezeigt ist, die direkte Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff in den Zylinder 18 in einer Periode des Einlasshubs ein, und somit wird ein homogenes mageres Mischgas gebildet. Ein Luftüberschussverhältnis λ des Mischgases kann beispielsweise auf etwa 2,4:1 oder höher (z. B. 2,5:1) eingestellt bzw. festgelegt werden. Somit nimmt die Verbrennungstemperatur ab und es kann daher die Erzeugung von rohem NOx unterdrückt werden und es kann die Abgasemissionsleistung verbessert werden. Wie dies in 5A gezeigt ist, wird das magere Mischgas komprimiert, um sich nahe dem CTDC selbst zu entzünden.
  • Innerhalb eines Teils, wo die Motorlast hoch innerhalb des Bereichs (1) ist (Bereich oberhalb der vorbestimmten Last T1 und unterhalb einer vorbestimmten Last T2 in dem Teil (a) von 7), ist bzw. wird, selbst obwohl der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Einlasshubperiode eingespritzt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) (später im Detail beschrieben) eingestellt bzw. festgelegt. Ein Einstellen bzw. Festlegen des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie dies oben beschrieben ist, ermöglicht eine Verwendung eines Dreiweg-Katalysators, dessen Regelung bzw. Steuerung bei einem Umschalten zwischen dem SI und CI Modus vereinfacht ist (später beschrieben), und trägt darüber hinaus zu einem Erweitern des den CI Modus anwendbaren Bereichs zu der Seite des Bereichs hoher Last bei. Es ist festzuhalten, dass die Motorlast entsprechend der Grenze zwischen dem Bereich (1) und dem Bereich (2) (die später beschriebene vorbestimmte Last T2 in dem Teil (a) von 7) der ”zweiten Last” in den Ansprüchen entspricht.
  • In dem CI Modus wird innerhalb des Bereichs (2), wo die Motorlast höher als der Bereich (1) ist, ähnlich zu dem Teil höherer Motorlast des Bereichs (1), der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Periode des Einlasshubs eingespritzt (siehe 5A), und das homogene Mischgas wird bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) 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. Es ist festzuhalten, dass durch ein Einstellen der Menge an externem EGR Gas, welches den EGR Kühler 52 umgeht, die Menge an heißem EGR Gas eingestellt werden kann.
  • Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2) externes EGR Gas, welches eine relativ niedrige Temperatur aufweist, welches hauptsächlich durch die EGR Kühleinrichtung 52 (gekühltes EGR) gekühlt ist bzw. wird, in den Zylinder 18 in einer derartigen Weise eingebracht, so dass ein Verhältnis einer Menge des gekühlten EGR Gases in Bezug auf die gesamte Menge des Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, zunehmend bzw. schrittweise erhöht wird, wenn die Motorlast ansteigt. Somit wird 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 bzw. Anteil die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei dem CTDC entsprechend eingestellt, es wird eine rasche Verbrennung vermieden, während die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung sichergestellt wird, und es wird die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert. Es ist festzuhalten, dass ein EGR Verhältnis (ein Verhältnis der Menge des EGR Gases in Bezug auf die gesamte Menge 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 da die Einlassluftmenge entsprechend ansteigt, reduziert sich somit 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 des Einlasshubs eingespritzt wird, dies eine abnormale Verbrennung, wie beispielsweise eine Vorzündung. Andererseits wird, wenn eine große Menge an gekühltem EGR Gas eingebracht wird, um die Temperatur in dem Zylinder 18 bei dem CTDC 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 in einer Periode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs (spätere Einspritzung im Verdichtungshub) 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) wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ähnlich zu dem Bereich (2) eingestellt bzw. festgelegt. Da das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine Verwendung eines Dreiweg-Katalysators ermöglicht, ist es vorteilhaft beim Verbessern der Emissionsleistung. Darüber hinaus ist bzw. wird innerhalb des Bereichs (3) die Menge an heißem EGR Gas reduziert, wenn die Motorlast ansteigt, um eine Vorzündung zu vermeiden, während die Menge an gekühltem EGR Gas erhöht wird, so dass das heiße EGR Gas hoher Temperatur und das gekühlte EGR Gas niedriger Temperatur in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis eingebracht werden. Somit wird die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei dem CTDC geeignet bzw. entsprechend eingestellt und die Verdichtungszündungsverbrennung wird stabilisiert. Es ist festzuhalten, dass ein EGR Verhältnis (ein Verhältnis der EGR Gasmenge relativ zu der gesamten Menge an heißem EGR Gas und dem gekühlten EGR Gas, welche in den Zylinder 18 eingebracht werden) so hoch wie möglich unter der Bedingung eingestellt ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases eingestellt bzw. festgelegt ist, um λ ≈ 1 zu erzielen. Daher steigt innerhalb des Bereichs (3) die Kraftstoffeinspritzmenge an, wenn die Motorlast ansteigt, und da die Einlassluftmenge dementsprechend ansteigt, reduziert sich das EGR Verhältnis schrittweise bzw. zunehmend.
  • Wie dies oben beschrieben ist, wird während des gesamten die CI Verbrennung anwendenden Bereichs (CI Modus) das heiße EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht. Somit kann selbst innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs, wo die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 schwierig zu erhöhen ist, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 erhöht werden, um die Entzündbarkeit zu verbessern. Darüber hinaus kann, da das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas relativ zu der Menge des gesamten Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, zunehmend erhöht wird, wenn die Motorlast von der zweiten Last in Richtung zu dem die SI Verbrennung anwendenden Bereich ansteigt, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 innerhalb des Teils hoher Motorlast des die CI Verbrennung anwendenden Bereichs reduziert werden, um einen scharfen Anstieg des Verbrennungsdrucks zu unterdrücken bzw. zu verhindern. Das Luft-Überschussverhältnis λ des Mischgases innerhalb des Zylinders 18 wird auf etwa 2,4:1 oder höher innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des Bereichs (1) eingestellt, während das Luft-Oberschussverhältnis λ des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) innerhalb eines Teils hoher Motorlast des Bereichs (1), und der Bereiche (2) und (3) (zumindest zwischen der zweiten Last und einer maximalen Last des Bereichs (3)) eingestellt wird. Somit wird das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas relativ zu der Menge des gesamten Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, zunehmend reduziert, wenn die Motorlast von der zweiten Last zu dem die SI Verbrennung anwendenden Bereich ansteigt. Daher kann der Pumpenverlust reduziert werden, während das Motordrehmoment sichergestellt wird. Darüber hinaus können, da die Erzeugung von rohem NOx selbst innerhalb des Teils niedriger Motorlast des Bereichs (1) durch ein Einstellen des Luft-Überschussverhältnisses λ wie oben unterdrückt wird, und der Dreiweg-Katalysator innerhalb des Teils hoher Motorlast des Bereichs (1) und in den Bereichen (2) und (3) verwendet werden kann, Emissionen reduziert werden.
  • Während der CI Modus drei unterteilte Bereiche gemäß der Motorlast aufweist, wird der SI Modus in zwei Bereiche (4) und (5) gemäß dem Niveau 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. Darüber hinaus ist, 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, die Grenze nicht auf das illustrierte Beispiel beschränkt.
  • In jedem der Bereiche (4) und (5) ist bzw. wird das Mischgas auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ähnlich zu den Bereichen (2) und (3) eingestellt. Daher ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) über die Grenze zwischen dem CI Modus und dem SI Modus fixiert, und dies ermöglicht eine Verwendung eines Dreiweg-Katalysators. Darüber hinaus ist innerhalb der Bereiche (4) und (5), obwohl dies später im Detail beschrieben werden wird, das Drosselventil 36 im Wesentlichen vollständig geöffnet und es werden die Frischluftmenge und die Menge an externem EGR Gas, um in den Zylinder 18 eingebracht zu werden, durch eine Öffnungseinstellung des EGR Ventils 511 eingestellt. Spezifischer wird das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas relativ zu der Menge des gesamten Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, zunehmend reduziert, wenn die Motorlast ansteigt. Durch eine derartige zunehmende bzw. schrittweise Reduktion, mit anderen Worten, da das Verhältnis der EGR Gasmenge nicht signifikant reduziert wird, sondern zunehmend bzw. schrittweise reduziert wird, während das EGR Gas soweit wie möglich eingebracht wird und ebenso die Einlassluftmenge sichergestellt wird, welche erforderlich ist, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge ansteigt, kann der Pumpenverlust reduziert werden, während das Motordrehmoment sichergestellt wird. Auch wird, da die große Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht wird, die Temperatur der Funkenzündungsverbrennung auf niedrig unterdrückt bzw. verringert und es kann ein Kühlverlust reduziert werden. Innerhalb der Bereiche (4) und (5) wird das gekühlte EGR Gas in den Zylinder 18 während des gesamten Bereichs mit Ausnahme eines Bereichs voller Motorlast eingebracht. Darüber hinaus wird spezifisch innerhalb der Bereiche (4) und (5) die Menge an gekühltem EGR Gas zunehmend erhöht, wenn die Motorlast auf eine dritte Last ansteigt (später beschrieben als vorbestimmte Last T6 in dem Teil (a) von 7), während die Menge an gekühltem EGR Gas zunehmend reduziert wird, wenn die Motorlast von der dritten Last ansteigt. Somit wird dies vorteilhaft, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden als auch die Erzeugung bzw. Generierung von rohem NOx zu unterdrücken. Zusätzlich wird innerhalb der Bereiche (4) und (5) durch ein Einstellen der Menge an externem EGR Gas, welches die EGR Kühleinrichtung 52 umgeht, das heiße EGR Gas in den Zylinder 18 bis zu der dritten Last eingebracht (später im Detail beschrieben). Es ist festzuhalten, dass innerhalb des Bereichs voller Motorlast das EGR Ventil 511 vollständig geschlossen ist, um die externe EGR aufzuheben bzw. auszuschließen.
  • Hier kann in dem CI Modus innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast darin (z. B. Bereich (1)), da erforderlich ist, die Entzündbarkeit zu verbessern, eine große Menge des heißen EGR Gases in den Zylinder 18 eingebracht werden. Darüber hinaus kann innerhalb des Bereichs hoher Motorlast darin (z. B. den Bereichen (2) und (3)), da das gekühlte EGR Gas auch in den Zylinder 18 zusätzlich zu dem heißen EGR Gas eingebracht wird, als ein Resultat eine große Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht werden. Mit anderen Worten kann in dem CI Modus, da der Zylinder 18 mit der großen Menge an EGR Gas gefüllt werden kann, der Einlass durchgeführt werden, während das Drosselventil 36 im Wesentlichen geöffnet ist, und nicht während das Drosselventil 36 gedrosselt ist, und daher kann der Pumpenverlust effektiv bzw. wirksam reduziert werden. Andererseits muss in dem SI Modus die Entzündbarkeit sichergestellt werden, während eine abnormale Verbrennung unterdrückt wird. Daher muss, da die Menge des gekühlten EGR Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht werden kann, beschränkt ist, mit anderen Worten die Menge des EGR Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht werden kann, durch die Zylinderinnentemperatur beschränkt ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) fixiert ist, wie dies in 13 gezeigt ist, die gesamte Gasmenge, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, durch ein Drosseln des Drosselventils 36 reduziert werden, und es gibt ein Problem, dass die Pumpenverlustreduktion ähnlich zu dem CI Modus schwierig zu erzielen bzw. zu erhalten ist. Wenn die Menge des gekühlten EGR Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, erhöht wird, um den Pumpenverlust ähnlich zu dem CI Modus zu reduzieren, nimmt die Zylinderinnentemperatur übermäßig bzw. exzessiv hauptsächlich innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast ab, wobei dies eine instabile Entzündbarkeit und Verbrennbarkeit bewirkt.
  • Daher wird mit bzw. bei dem Motor 1, wie dies oben beschrieben ist, zumindest innerhalb der Teile niedriger Motorlast der Bereiche (4) und (5) das heiße EGR Gas in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas eingebracht. Aufgrund eines Einbringens des heißen EGR Gases zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas kann das Verhältnis der EGR Gasmenge relativ zu der gesamten Gasmenge ähnlich dem CI Modus von dem Bereich (3), wo das gekühlte EGR Gas in den Zylinder zusätzlich zu dem heißen EGR Gas eingebracht wird, um den scharfen Anstieg des Verbrennungsdrucks zu unterdrücken, bis unmittelbar nach dem Zeitpunkt erhöht werden, wo der Verbrennungsmodus zu dem SI Modus umgeschaltet wird. Somit kann der Einlass durchgeführt werden, während das Drosselventil 36 geöffnet ist und nicht während das Drosselventil 36 gedrosselt ist, und daher kann der Pumpenverlust wirksam ähnlich zu dem CI Modus reduziert werden. Zusätzlich kann, da das Verhältnis der EGR Gasmenge nicht nur durch das gekühlte EGR Gas, sondern durch ein Einbringen des heißen EGR Gases in den Zylinder zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas erhöht wird, eine Verbrennungsdestabilisierung aufgrund der Tatsache, dass das Verhältnis der EGR Gasmenge hoch ist, unterdrückt bzw. verhindert werden.
  • Darüber hinaus ist bzw. wird das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1, wie dies oben beschrieben ist, auf etwa 15:1 oder darüber (z. B. etwa 18:1) eingestellt. Da ein hohes Verdichtungsverhältnis die Zylinderinnentemperatur und den Zylinderinnendruck bei dem CTDC erhöht, ist es vorteilhaft beim Stabilisieren der Verdichtungszündungsverbrennung in dem CI Modus, insbesondere in dem Bereich niedriger Motorlast des CI Modus (z. B. dem Bereich (1)). Demgegenüber bewirkt in dem SI Modus, das ist der Bereich hoher Motorlast, dieser Motor 1 mit hohem Verdichtungsverhältnis 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 21 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 14 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. der 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 innerhalb 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 reagierbare Zeitdauer in diesem Fall eine gesamte Zeitdauer einer Periode bzw. eines Zeitraums, wo die direkte 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 direkten 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-Direkt-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. Aufgrund eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck wird die Turbulenz der Strömung im Inneren des Zylinders stärker und eine kinetische Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders 18 steigt an. Die hohe kinetische Turbulenzenergie ist 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 die Verbrennungskammer 19 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-Direkt-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-Direkt-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 der 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 effektiv die Einspritzperiode und auch 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 hauptsächlich 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 Einspritzperioden, 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 den CI Modus anwendenden 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 bei dem CTDC an, und diese erhöhte Temperatur bei dem CTDC 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 bei dem CTDC zu unterdrücken bzw. zu verringern. Durch ein Verringern der Zylinderinnentemperatur bei dem CTDC, 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 wird eine Mehrzahl von Zündkerzen angeordnet, 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 wird, 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 bzw. implementiert wird, und diese verkürzte Verbrennungsperiode ist vorteilhaft beim Verbessern der thermischen Effizienz.
  • (Spezifischer Regel- bzw. Steuervorgang)
  • 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 21 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 bzw. das Öffnen des Drosselventils 36 anzeigt, das Teil (i) die Öffnung bzw. das Öffnen des EGR Ventils 511 anzeigt und das Teil (j) die Öffnung bzw. das Öffnen 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 unter der ersten Last (vorbestimmten Last T5) ist bzw. liegt, und der Betriebsmodus der SI Modus innerhalb des Bereichs auf der rechten Seite des Teils (a) ist, wo die Motorlast höher als die erste 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. In Kombination des mageren Mischgases mit der Einbringung der großen Menge an internem EGR Gas in den Zylinder 18 nimmt die Verbrennungstemperatur ab und es wird die Erzeugung von rohem NOx unterdrückt. Darüber hinaus ist die Einbringung der großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 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 bei dem CTDC an, und wird vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit der Verdichtungszündung und der Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung. Hier scheint ein Erhöhen der Temperatur im Inneren des Zylinders 18 durch ein Einbringen des internen EGR Gases hoher Temperatur in den Zylinder 18, wie dies oben beschrieben ist, einem Verringern der Verbrennungstemperatur durch ein Einbringen der großen Menge an internem EGR Gas in den Zylinder 18 zu widersprechen, um die Erzeugung von rohem NOx zu unterdrücken. Jedoch nimmt, während die Erzeugungsmenge an rohem NOx signifikant ansteigt, wenn die Lufttemperatur im Wesentlichen 1800 K übersteigt, da das interne EGR Gas kaum zu einer neuen Verbrennung beiträgt, da es Gas ist, welches bereits einmal verbrannt wurde, und die Verbrennungswärme bzw. -hitze, wenn Frischluft verbrannt wird, bei einem Erhöhen der Temperatur einer großen Menge (80% der gesamten Gasmenge) des internen EGR Gases verwendet wird, die Verbrennungstemperatur ab (z. B. auf etwa 1500 K) im Vergleich dazu, wenn nur Frischluft innerhalb des Zylinders 18 existiert, so dass die Erzeugung von rohem NOx unterdrückt wird. Somit widerspricht sich die obige Kombination nicht.
  • 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 werden, 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 der 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 innerhalb des Bereichs höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T2 einzustellen. Daher wird innerhalb des Bereichs einer höheren Motorlast als der vorbestimmten Last T2 die Menge an internem EGR Gas gemäß dem Anstieg der Motorlast bei einer höheren abnehmenden Rate 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 innerhalb des Bereichs einer 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 Linie in 11).
  • Da das interne EGR Gas, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, nicht kontinuierlich, wie oben, 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, wie dies in dem Teil (f) von 8 gezeigt ist, 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, wie dies in dem Teil (g) von 8 gezeigt ist. 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, 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 etwa 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 im Wesentlichen vollständig geöffnet beibehalten wird, so dass die Menge des gekühlten EGR Gases entsprechend dem Anstieg der Motorlast ansteigt.
  • (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 die Regelung bzw. Steuerung vereinfachen.
  • Auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last T4 wird 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. 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. Obwohl es vorteilhaft beim Reduzieren des Pumpenverlusts ist, kann das hohe EGR Verhältnis nachteilig betreffend die Verbrennungsstabilität in dem SI Modus werden.
  • Daher 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 im Wesentlichen 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 (d) 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 Motorlast vollständig geschlossen zu sein, wie dies in dem Teil (i) von 9 gezeigt ist. Daher ist das EGR Verhältnis null bei der vollen Motorlast (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 Motorlast 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 (1) 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 den CI Modus anwendende Bereich 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 wenn 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 ein 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 direkte 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.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt sein bzw. werden, und sie kann in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, ohne von dem Geist des vorliegenden Gegenstands abzuweichen. Mit anderen Worten ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Motorkonfiguration beschränkt. Beispielsweise kann die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode in die Einlassöffnung 16 durch eine Port- bzw. Öffnungseinspritzeinrichtung durchgeführt werden, welche getrennt in der Einlassöffnung 16 vorgesehen ist, anstelle der direkten bzw. Direkteinspritzeinrichtung 67, 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-Sechs zylindermotor, 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-Boxer-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 und der Dreiweg-Katalysator kann verwendet werden; jedoch kann, nicht beschränkt darauf, beispielsweise wenn ein NOx-Falle-Katalysator (LNT: Lean NOx Trap, magere NOx Falle) verwendet wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf mager eingestellt werden.
  • Darüber hinaus sind die Betriebs- bzw. Betätigungsbereiche, welche in 4 gezeigt 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.
  • Somit sind die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich Illustrationen in allen Aspekten und dürfen daher nicht in einer beschränkten bzw. beschränkenden Weise interpretiert werden. Zusätzlich liegen alle der Modifikationen und Änderungen, welche unter den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, innerhalb des Bereichs bzw. Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung.
  • Wie dies oben beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nützlich bzw. verwendbar für Funkenzündungsmotoren, welche konfiguriert sind, um ein Mischgas im Inneren einer Verbrennungskammer durch eine Verdichtungsselbstentzündung innerhalb eines eine CI Verbrennung anwendenden Bereichs an der Seite niedrigerer Motorlast als einer vorbestimmten Last zu verbrennen, und um Mischgas im Inneren der Verbrennungskammer durch eine Funkenzündung innerhalb eines eine SI Verbrennung anwendenden Bereichs auf der Seite höherer Motorlast als der vorbestimmten Last zu verbrennen.
  • 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
    19
    Verbrennungskammer
    25
    Zündkerze
    62
    Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem (Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus)
    67
    Direkte bzw. Direkteinspritzeinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil)
    73
    CVVL (EGR Einbringsystem)
    511
    EGR Ventil (EGR Einbringsystem)
    531
    EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil (EGR Einbring-system)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2009-197740 A [0003, 0005]

Claims (10)

  1. Funkenzündungsmotor, umfassend: einen Motorkörper, welcher wenigstens einen Zylinder (18) aufweist, welcher eine Verbrennungskammer (19) in einem oberen Teil davon ausbildet und für ein Zuführen von Kraftstoff dient, welcher hauptsächlich Benzin enthält; ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer (19); eine Zündkerze (25), welche angeordnet ist, um zu einem Inneren der Verbrennungskammer (19) orientiert zu sein, und für ein Entzünden eines Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer (19) dient; ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder (18); und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) für ein Betreiben des Motors durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils (67), der Zündkerze (25) und des EGR Einbringsystems, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) regelt bzw. steuert, um das Mischgas innerhalb der Verbrennungskammer (19) zu verbrennen, indem es für ein Selbstentzünden innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendbaren Bereichs verdichtet wird, welcher niedriger in einer Motorlast als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und um das Mischgas innerhalb der Verbrennungskammer (19) durch eine Funkenzündung durch ein Verwenden der Zündkerze (25) innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs zu verbrennen, welcher höher in der Motorlast als die erste Motorlast ist, wobei während des gesamten die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das EGR Einbringsystem regelt bzw. steuert, um in den Zylinder (18) wenigstens auf eine niedrige Temperatur gekühltes EGR Gas einzubringen, welches ein Abgas ist, welches durch einen Wärmeaustausch gekühlt ist, und innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das EGR Einbringsystem regelt bzw. steuert, um in den Zylinder (18) wenigstens heißes EGR Gas einzubringen, welches eine höhere Temperatur als das gekühlte EGR Gas aufweist, und wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das EGR Einbringsystem regelt bzw. steuert, um das heiße EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas in den Zylinder wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs einzubringen.
  2. Funkenzündungsmotor, umfassend: ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (19) des Motors oder eine Port- bzw. Öffnungs-Einspritzeinrichtung, welche in einer Einlassöffnung bzw. einem Einlassport (16) vorgesehen ist; ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder (18) des Motors; und wobei der Motor innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs betrieben wird, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist, wobei wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder (18) in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder (18) innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und wobei heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  3. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert ist, um ein Verhältnis einer EGR Gasmenge relativ zu der gesamten Menge an Gas zu reduzieren, welche in den Zylinder (18) eingebracht wird, wenn die Motorlast ansteigt, und/oder innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert ist, um das Verhältnis der EGR Gasmenge zu reduzieren, wenn die Motorlast von wenigstens einer zweiten Motorlast in Richtung zu dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich ansteigt, wobei die zweite Motorlast innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs liegt und niedriger als die erste Motorlast ist, und/oder wobei während wenigstens eines Teils des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs höher als die zweite Motorlast und des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs mit Ausnahme des Bereichs des vollständig geöffneten Drosselventils das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert ist, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder im Wesentlichen fixiert relativ zu Frischluft beizubehalten, welche aufgrund des in den Zylinder (18) eingebrachten EGR Gases reduziert ist.
  4. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs das EGR Einbringsystem derart geregelt bzw. gesteuert ist, dass das heiße EGR Gas in den Zylinder (18) zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas eingebracht wird und ein Verhältnis einer Menge an heißem EGR Gas relativ zu der gesamten Menge an Gas, welche in den Zylinder (18) eingebracht wird, reduziert wird, wenn die Motorlast ansteigt, und innerhalb eines Teils hoher Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs das EGR Einbringsystem geregelt bzw. gesteuert ist, um nur das gekühlte EGR Gas in den Zylinder (18) einzubringen.
  5. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einbringung von EGR Gas in den Zylinder (18) innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs durch einen EGR Durchtritt (50) durchgeführt wird, welcher von einem Abgas- bzw. Auslassdurchtritt (40) des Motors abzweigt und sich mit einem Einlassdurchtritt (30) vereinigt, wobei das EGR Einbringsystem mit dem EGR Durchtritt (50) und einem Ventil (531) konfiguriert ist, wobei der EGR Durchtritt (50) einen Hauptdurchtritt (51), welcher mit einer EGR Kühleinrichtung (52) für ein Kühlen des Abgases versehen ist, und einen EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt (53) für ein Umgehen der EGR Kühleinrichtung (52) beinhaltet, und wobei das Ventil (531) EGR Gas Strömungsmengen des EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritts (53) und des Hauptdurchtritts (51) regelt bzw. steuert, und wobei das Ventil (531) derart geregelt bzw. gesteuert ist, dass das heiße EGR Gas in den Zylinder (18) über den EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt (53) eingebracht wird und das gekühlte EGR Gas über den Hauptdurchtritt (51) eingebracht wird.
  6. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das EGR Einbringsystem derart geregelt bzw. gesteuert ist, dass das Verhältnis einer Menge an gekühltem EGR Gas relativ zu der gesamten Menge an Gas, welche in den Zylinder (18) eingebracht wird, zunehmend bzw. schrittweise erhöht wird, wenn die Motorlast von einer zweiten Motorlast innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und niedriger als die erste Motorlast bis zu einer dritten Motorlast innerhalb des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und höher als die erste Motorlast ansteigt, und das Verhältnis der Menge an gekühltem EGR Gas reduziert wird, wenn die Motorlast innerhalb eines Bereichs über der dritten Motorlast ansteigt.
  7. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, darüber hinaus umfassend einen Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus für ein Variieren bzw. Ändern eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil (67) eingespritzt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (67) geregelt bzw. gesteuert ist, um eine Einlasshubeinspritzung innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs durchzuführen, und/oder wobei innerhalb eines Teils hoher Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs und des Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs der Kraftstoffeinspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils (67) auf einen vorbestimmten Druck von etwa 30 MPa oder darüber durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus eingestellt ist, und/oder das Kraftstoffeinspritzventil (67) derart geregelt bzw. gesteuert ist, dass ein Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vor einer Zündung in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs liegt, wobei innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast des die Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs der Kraftstoffeinspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils (67) auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Änderungsmechanismus eingestellt bzw. festgelegt ist.
  8. Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) für einen Funkenzündungsmotor, wobei der Motor umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (19) des Motors; und ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder (18) des Motors; wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) konfiguriert ist, um den Motor innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs zu betreiben, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das EGR Einbringsystem derart regelt bzw. steuert, dass wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder (18) in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder (18) innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  9. Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Funkenzündungsmotors, wobei der Motor umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (19) des Motors; und ein EGR Einbringsystem für ein Einbringen von Abgas in einen Zylinder (18) des Motors; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Regeln bzw. Steuern des Motors derart, dass er innerhalb eines eine Verdichtungsselbstentzündungsverbrennung anwendenden Bereichs, wenn eine Motorlast niedriger als eine vorbestimmte erste Motorlast ist, und innerhalb eines eine Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs betrieben wird, wenn die Motorlast höher als die erste Motorlast ist, Regeln bzw. Steuern des EGR Einbringsystems derart, dass wenigstens gekühltes EGR Gas in den Zylinder (18) in dem die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereich mit Ausnahme eines Bereichs eines vollständig geöffneten Drosselventils eingebracht wird, und wenigstens heißes EGR Gas in den Zylinder (18) innerhalb des die Verdichtungsselbstentzündung anwendenden Bereichs eingebracht wird, und heißes EGR Gas zusätzlich zu dem gekühlten EGR Gas wenigstens innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des die Funkenzündungsverbrennung anwendenden Bereichs eingebracht wird.
  10. 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.
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