DE102013014412A1

DE102013014412A1 - Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren eines Betreibens eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102013014412A1
Application number: DE102013014412.4A
Authority: DE
Inventors: Kouhei Iwai; Masashi Yamakawa; Junichi Taga; Saori Mizuno; Keiji Araki
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: DE102013014412B4; CN103670872B; JP5915472B2; CN103670872A; JP2014051927A; US9702316B2; US20140069382A1

Abstract

Ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor wird zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, ein Kraftstoffeinspritzventil, einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus, eine Zündkerze und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung schaltet zwischen einem Verdichtungszündungsmodus, wo der Motorkörper betrieben wird, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, und einem Funkenzündungsmodus um, wo der Motorkörper betrieben wird, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen. Unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus betreibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Motorkörper in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, wo der Kraftstoffdruck eingestellt wird, um 30 MPa oder darüber zu sein, und das Kraftstoffeinspritzventil geregelt bzw. gesteuert wird, um die Kraftstoffeinspritzung in einer Periode von einer späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe des Expansionshubs durchzuführen, so dass sich das Gasgemisch für ein Verbrennen selbst entzündet.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor und auf ein Verfahren eines Betreibens eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors ebenso wie auf ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik für ein Verbessern sowohl einer Abgasemissionsleistung als auch einer thermischen Effizienz war bekannt. Beispielsweise offenbart JP2007-154859A einen derartigen Stand der Technik unter Verwendung eines Verbrennungsmodus eines Verdichtungszündens einer Gasmischung bzw. eines Gasgemisches im Inneren des Zylinders. Mit bzw. bei Motoren, wo eine derartige Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, tritt die Verdichtungszündungsverbrennung mit einem signifikanten Anstieg in einem Druck auf, wenn die Motorlast ansteigt, wobei dies eine Erhöhung von Verbrennungsgeräuschen bewirkt. Somit wurde, wie dies in JP2007-154859A geoffenbart ist, selbst für die Motoren, welche eine Verdichtungszündungsverbrennung durchführen, innerhalb eines Betriebs- bzw. Betätigungsbereichs an einer Seite hoher Motorlast anstelle der Verdichtungszündungsverbrennung eine Funkenzündungsverbrennung durch den Betrieb der Zündkerze allgemein durchgeführt.
JP2009-197740A offenbart einen Stand der Technik eines Motors, welcher eine Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb eines Betriebsbereichs niedriger Motorlast mit einer niedrigen Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl ähnlich zu dem Motor durchführt, welcher in JP2007-154859A geoffenbart ist, in welchem Offen- bzw. Öffnungsperioden von Einlass- und Auslassventilen eingestellt werden, um verbranntes Gas bei einer hohen Temperatur im Inneren eines Zylinders innerhalb des die Verdichtungszündungsverbrennung durchführenden Bereichs zurückzulassen, so dass die Zylinderinnentemperatur erhöht wird, um die Verdichtungszündungsverbrennung zu stimulieren, während der Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils innerhalb eines Teils des die Verdichtungszündungsverbrennung durchführenden Bereichs vorgerückt bzw. vorgestellt wird, wo die Motorlast relativ hoch ist und die Motorgeschwindigkeit relativ hoch ist, so dass verbranntes Gas im Inneren des Zylinders ein Mal zurück zu der Seite der Einlassöffnung geblasen wird und dann das verbrannte Gas in den Zylinder gemeinsam wiederum mit Frischluft eingebracht wird. Auf diese Weise nimmt die Temperatur des verbrannten Gases aufgrund der Frischluft ab. Somit können innerhalb des Bereichs relativ hoher Motorgeschwindigkeit und hoher Motorlast, wo die Temperatur und der Druck höher bei einem oberen Verdichtungstotpunkt werden, plötzliche extreme Druckanstiege aufgrund der Verdichtungszündungsverbrennung unterdrückt bzw. verhindert werden.
Andererseits steigt bei einer Funkenzündungsverbrennung, da eine thermische Effizienz relativ niedrig ist, die Temperatur des verbrannten Gases an. Im Gegensatz zu einer Verdichtungszündungsverbrennung, wie dies in JP2007-154859A und JP2009-197740A beschrieben ist, wird das verbrannte Gas hoher Temperatur in den Zylinder eingebracht, um die Entzündbarkeit sicherzustellen. Daher ist bei Motoren, wo der Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, wie dies in JP2007-154859A und JP2009-197740A beschrieben ist, eine Temperaturatmosphäre im Inneren des Zylinders vergleichsweise hoch und das verbrannte Gas hoher Temperatur, welches durch die Funkenzündungsverbrennung erzeugt wird, wird in den Zylinder eingebracht, unmittelbar nachdem die Funkenzündungsverbrennung zu der Verdichtungszündungsverbrennung umgeschaltet wird, wobei dies in exzessiven bzw. übermäßigen Anstiegen in der Zylinderinnentemperatur resultiert. Dieser übermäßige Anstieg kann eine derartige Vorzündung bewirken, dass das Gasgemisch innerhalb des Zylinders komprimiert bzw. verdichtet wird, um beispielsweise in einer Verdichtungshubperiode zu zünden, und eine Druckanstiegsrate (dP/dt) im Inneren des Zylinders, mit anderen Worten, eine Rate einer Druckänderung im Inneren des Zylinders (dp) pro vorbestimmte Zeitperiode (dt) in einer Druckanstiegsperiode kann signifikant hoch werden, um laute Verbrennungsgeräusche zu bewirken.
Es ist festzuhalten, dass das Umschalten von der Funkenzündungsverbrennung zu der Verdichtungszündungsverbrennung nicht darauf beschränkt ist, um gemäß der Abnahme der Motorlast durchgeführt zu werden, sondern auch durchgeführt werden kann, während die Motorlast stabil ist, als auch wenn eine Motortemperatur von einem Kaltstartzustand zu einem aufgewärmten Zustand ansteigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situationen gemacht und vermeidet einen Anstieg von Verbrennungsgeräuschen bei einem Umschalten von einer Funkenzündungsverbrennung zu einer Verdichtungszündungsverbrennung.
In der vorliegenden Erfindung wird ein charakteristischer Kraftstoffeinspritzmodus wenigstens vorübergehend durchgeführt, wenn eine Funkenzündungsverbrennung zu einer Verdichtungszündungsverbrennung umgeschaltet wird, welcher einen Kraftstoffeinspritzdruck erhöht und einen Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs in den Zylinder auf nahe zu einem oberen Verdichtungstotpunkt verzögert. Dieser charakteristische Kraftstoffeinspritzmodus kann die Verdichtungszündungsverbrennung in einer Expansionshubperiode stabilisieren, während eine Vorzündung des Gasgemisches bzw. Mischgases und eine Erzeugung von Verbrennungsgeräuschen vermieden werden.
Spezifisch wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, welcher wenigstens einen Zylinder aufweist, ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, um eine Gasmischung bzw. ein Gasgemisch darin zu bilden, einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus für ein Einstellen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen ist, eine Zündkerze, welche angeordnet ist, um in das Innere des Zylinders orientiert zu sein, und für ein Zünden des Gasgemisches innerhalb des Zylinders dient, und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Betreiben des Motorkörpers durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils, des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus und der Zündkerze.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung schaltet einen Verbrennungsmodus zwischen einem Verdichtungszündungsmodus, in welchem der Motorkörper betrieben wird, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen selbst entzündet, und einem Funkenzündungsmodus um, in welchem der Motorkörper betrieben wird, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo die Zündkerze geregelt bzw. gesteuert wird, um das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen zu zünden. Unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Motorkörper in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, in welchem der Kraftstoffdruck, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus eingestellt wird und das Regel- bzw. Steuerventil geregelt bzw. gesteuert wird, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, so dass sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen selbst entzündet.
Hier kann ”die späte Stufe des Verdichtungshubs” eine späte Stufe des Kompressions- bzw. Verdichtungshubs sein, wenn der Verdichtungshub in drei Perioden einer frühen Stufe, einer mittleren Stufe und einer späten Stufe unterteilt wird; und in ähnlicher Weise kann ”die frühe Stufe des Expansionshubs” eine frühe Stufe des Expansionshubs sein, wenn der Expansionshub in drei Perioden einer frühen Stufe, einer mittleren Stufe und einer späten Stufe unterteilt wird.
Unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus kann, da der Zustand im Inneren des Zylinders eine Hochtemperaturatmosphäre aufgrund einer hohen Temperatur von verbranntem Gas wird, welche durch die Funkenzündungsverbrennung bewirkt wird, in dem Verdichtungszündungsmodus, selbst wenn versucht wird, den Kraftstoff an einem Einlasshub einzuspritzen und ihn zu verdichten bzw. zu komprimieren, um nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt (CTDC) zu zünden, eine Vorzündungsverbrennung aufgrund der Verdichtungshubperiode auftreten und ein scharfer bzw. starken Anstieg kann auftreten.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der obigen Konfiguration, unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus durchgeführt, in welchem der Kraftstoffdruck eingestellt bzw. festgelegt wird, um der hohe Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, und Kraftstoff wird in den Zylinder in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt.
Wie dies oben beschrieben ist, kann, da der Kraftstoff in den Zylinder wenigstens in einer späten Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt wird, die Vorzündung in der Verdichtungshubperiode sicher vermieden werden. Dies vermeidet einen Anstieg in Verbrennungsgeräuschen, unmittelbar nachdem der Funkenzündungsverbrennungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus umgeschaltet ist bzw. wird.
Darüber hinaus erhöht ein vergleichsweises Erhöhen des Kraftstoffdrucks die Kraftstoffeinspritzmenge, welche pro Zeiteinheit eingespritzt wird. Für dieselben Kraftstoffeinspritzmengen verkürzt der hohe Kraftstoffdruck die Periode eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder (d. h. Einspritzperiode). Dies wird vorteilhaft bei einem vergleichsweisen Verkürzen einer Zeitperiode von dem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Verdichtungszündung.
Darüber hinaus ist der hohe Kraftstoffdruck vorteilhaft beim Zerstäuben des Kraftstoffstrahls, welcher in den Zylinder eingespritzt wird, und aufgrund eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder bei dem hohen Kraftstoffdruck wird die Turbulenz einer Strömung im Inneren des Zylinders nahe dem CTDC stärker und eine Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders steigt an. Durch diese Faktoren wird der Kraftstoff im Inneren des Zylinders nahe dem CTDC feiner gemischt, und es kann ein vergleichsweise mageres verbrennbares Gasgemisch innerhalb einer kurzen Zeitperiode gebildet werden.
Somit wird das vergleichsweise magere verbrennbare Gasgemisch, welches durch den Kraftstoff gebildet wird, welcher bei hohem Kraftstoffdruck eingespritzt wird, sicher verdichtet, um nach dem CTDC zu zünden, und es verbrennt stabil in der Expansionshubperiode. Mit anderen Worten kann, nachdem die Kraftstoffeinspritzung startet, da das vergleichsweise magere verbrennbare Gasgemisch rasch zu einem geeigneten Zeitpunkt nach dem CTDC gebildet wird, das verbrennbare Gasgemisch sicher für ein Zünden verdichtet werden. Darüber hinaus kann, da der Zylinderinnendruck zunehmend bzw. schrittweise abnimmt, wenn sich die Motorkurbelwelle an dem Expansionshub dreht, der Zylinderinnendruck daran gehindert werden, scharf bzw. stark durch die Verbrennung anzusteigen, und die Verbrennung wird vergleichsweise langsam und stabil. Es ist festzuhalten, dass die Kraftstoffeinspritzung unterteilt sein kann, und im Fall eines Unterteilens der Einspritzung wenigstens eine von der Mehrzahl der unterteilten Kraftstoffeinspritzungen in der vergleichsweise späten Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchgeführt wird.
Der Motor kann auch eine Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder beinhalten. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann bewirken, dass die Abgasrezirkulationseinrichtung das Abgas in den Zylinder in dem Verdichtungszündungsmodus einbringt.
Während eines Einbringens des Abgases in den Zylinder steigt die Zylinderinnentemperatur an und ist vorteilhaft beim Stimulieren der Verdichtungszündung während des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, wobei ein Einstellen bzw. Festlegen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, um in der Periode von wenigstens der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs zu liegen, wie dies oben beschrieben ist, die Vorzündung vermeidet, selbst wenn die Zylinderinnentemperatur hoch ist, und somit der Anstieg des Verbrennungsgeräusches vermieden werden kann.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorstellen, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet.
Die Verdichtungszündungsverbrennung ist eine Verbrennung mit einer hohen thermischen Effizienz, und die Temperatur des verbrannten Gases ist vergleichsweise gering. Daher wird durch ein Durchführen der Verdichtungszündungsverbrennung in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus die Zylinderinnentemperatur niedriger als unmittelbar nach dem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus. Wenn die Zylinderinnentemperatur abnimmt, wird keine Notwendigkeit bestehen, die Vorzündung durch ein Einstellen des Verdichtungszündungszeitpunkts auf die Periode wenigstens von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs zu vermeiden. Daher ist es, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, um zu dem normalen Verdichtungszündungsmodus umzuschalten, bevorzugt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorzustellen. Auf diese Weise kann eine lange, ein Gasgemisch bildende Periode sichergestellt werden, und es wird dies somit vorteilhaft beim Ausbilden eines mageren Gasgemisches, wobei dies zu einem Verbessern der Zündbarkeit und Verbrennungsstabilität in dem Verdichtungszündungsmodus führt.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus betreiben, wenn sich ein Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors innerhalb eines vorbestimmten Bereichs niedriger Motorlast befindet, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Funkenzündungsmodus betreiben, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb eines Bereichs höherer Motorlast als der vorbestimmte Bereich niedriger Motorlast befindet. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreiben, unmittelbar nachdem die Motorlast abnimmt und der Betriebszustand des Motorkörpers von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast verschoben wird.
In dem Funkenzündungsmodus, wo sich der Betriebszustand des Motorkörpers innerhalb des Bereichs höherer Motorlast befindet, ist die Temperatur des verbrannten Gases noch höher, da die Kraftstoffeinspritzmenge relativ größer ist. Daher ist es, unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus aufgrund des Verschiebens der Motorlast, welche von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast abnimmt, für die Vorzündung, welche in der Atmosphäre hoher Temperatur im Inneren des Zylinders bewirkt wird, wahrscheinlicher aufzutreten. Daher wird es durch ein Durchführen des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unmittelbar nach einem Verschieben von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast, wie dies oben beschrieben ist, vorteilhaft beim Vermeiden der Vorzündung und beim sicheren Vermeiden des Anstiegs der Verbrennungsgeräusche. Mit anderen Worten ist in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus das Umschalten von dem Funkenzündungsmodus auf den Verdichtungszündungsmodus aufgrund des Verschiebens von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast besonders vorteilhaft.
Innerhalb eines spezifischen bzw. bestimmten Teils niedriger Motorlast des Bereichs niedriger Motorlast, wo der Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus betrieben wird, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil regeln bzw. steuern, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreiben, unmittelbar nachdem die Motorlast abnimmt und der Betriebszustand des Motorkörpers von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast verschoben wird, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf wenigstens in die Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs vorstellen, unmittelbar nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet.
Innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast, wo der Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus betrieben wird, wird in dem spezifischen Teil, wo die Motorlast niedrig ist, die Kraftstoffeinspritzung in der Periode wenigstens von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchgeführt. In dem spezifischen Teil sind, da die Motorlast niedrig ist, die Temperatur und der Druck bei dem CTDC relativ niedrig, und dies ist nachteilig bei der Verdichtungsentzündbarkeit. Jedoch wird durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt von wenigstens dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs, ein mageres Gasgemisch durch die starke Turbulenz im Zylinder und die lange ein Gasgemisch bildende Periode gebildet, welche erzielt wird, und die Verdichtungsentzündbarkeit kann bevorzugt sein.
Hier wird, wenn die Motorlast abnimmt, und unmittelbar nach einem Verschieben von der höheren Motorlast, welche der Funkenzündungsmodus ist, zu dem spezifischen Teil des Bereichs niedriger Motorlast, wo die Kraftstoffeinspritzung in der Periode wenigstens von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchgeführt wird, das Problem einer Vorzündung, welches oben beschrieben ist, offensichtlicher. Somit kann, unmittelbar nachdem der Betriebszustand des Motorkörpers von dem Bereich höherer Motorlast zu dem spezifischen Teil des Bereichs niedriger Motorlast verschoben wird, durch ein Durchführen des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus die Vorzündung vermieden werden und es kann der Anstieg in den Verbrennungsgeräuschen vermieden werden.
Durch ein Durchführen des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, um die Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, während der Anstieg der Verbrennungsgeräusche vermieden wird, nimmt die Zylinderinnentemperatur ab. Nach der Abnahme der Zylinderinnentemperatur wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf die Periode von wenigstens dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs vorgerückt bzw. vorgestellt, um zu dem normalen Verdichtungszündungsmodus umzuschalten bzw. zu verschieben, und somit wird, wie dies oben beschrieben ist, die Verdichtungsentzündbarkeit bevorzugt und es kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabil durchgeführt werden.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus regeln bzw. steuern, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf wenigstens in die Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs vorgestellt wird, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus betreiben, wenn sich eine Temperatur des Motorkörpers in einem aufgewärmten Zustand befindet, welche höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Funkenzündungsmodus betreiben, wenn sich die Temperatur des Motorkörpers in einem Kaltstartzustand befindet, welche niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann den Motorkörper in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreiben, unmittelbar nachdem die Temperatur des Motorkörpers ansteigt und der Modus von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus umgeschaltet wird.
In dem Kaltstartzustand, wo die Temperatur des Motorkörpers unter der vorbestimmten Temperatur ist bzw. liegt, kann, da die Verdichtungsentzündbarkeit abnimmt bzw. sich verschlechtert, der Verdichtungszündungsmodus nicht durchgeführt werden, und als ein Resultat wird der Funkenzündungsmodus durchgeführt. Daher kann das Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus nicht nur durchgeführt werden, wenn die Motorlast geändert wird, sondern auch, wenn sich die Temperatur des Motorkörpers ändert. D. h., es kann, wenn der Kaltstartzustand, wo die Funkenzündung durchgeführt wird, zu dem Aufwärmzustand verschoben wird, wo die Temperatur des Motorkörpers ansteigt und der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus durchgeführt wird, wie dies oben beschrieben ist, durch ein Durchführen des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus der Anstieg der Verbrennungsgeräusche vermieden werden.
Wenn sich die Temperatur des Motorkörpers in dem Kaltstartzustand befindet, welche niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus regeln bzw. steuern, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, das Kraftstoffeinspritzventil regeln bzw. steuern, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen, und den Motorkörper in dem Funkenzündungsmodus betreiben.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor zur Verfügung gestellt. Der Motor beinhaltet einen Motorkörper, welcher wenigstens einen Zylinder aufweist, ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder, um ein Gasgemisch darin zu bilden, einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus für ein Einstellen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen ist, eine Zündkerze, welche angeordnet ist, um in das Innere des Zylinders orientiert zu sein, und für ein Zünden des Gasgemisches innerhalb des Zylinders dient, und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Betreiben des Motorkörpers durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils, des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus und der Zündkerze.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung betreibt innerhalb eines vorbestimmten ersten Betriebs- bzw. Betätigungsbereichs den Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus, um die Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen selbst entzündet, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung betreibt innerhalb eines zweiten Betriebsbereichs, welcher von dem ersten Bereich unterschiedlich oder verschieden ist, den Motorkörper in einem Funkenzündungsmodus, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo die Zündkerze geregelt bzw. gesteuert wird, um das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen zu zünden. Innerhalb eines spezifischen Teils des ersten Betriebsbereichs, wo die Motorlast hoch ist, regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus, um den Kraftstoffdruck einzustellen, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, und regelt bzw. steuert das Kraftstoffeinspritzventil, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Verzögerungsperiode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, so dass das Gasgemisch innerhalb des Zylinders für ein Verbrennen selbst zündet. Unmittelbar nachdem der Betriebszustand des Motorkörpers von dem zweiten Betriebsbereich zu dem spezifischen Teil des ersten Betriebsbereichs verschoben wird, betreibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Motorkörper in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, in welchem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf später als der Einspritzzeitpunkt verzögert wird, welcher innerhalb des spezifischen Teils festgelegt ist, und es wird, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorgerückt, welcher innerhalb des spezifischen Teils festgelegt ist.
Innerhalb des spezifischen Teils hoher Motorlast des ersten Betriebsbereichs, wo der Motorkörper in dem Verdichtungszündungsmodus betrieben wird, verglichen zu dem Bereich der Motorlast niedriger als das spezifische Teil, können die Temperatur und der Druck bei dem CTDC hoch werden; daher kann, wenn der Kraftstoff beispielsweise zu dem frühen Zeitpunkt in der Einlasshubperiode eingespritzt wird, die Vorzündung bewirkt werden.
Gemäß der obigen Konfiguration ist bzw. wird innerhalb des spezifischen Teils hoher Motorlast des ersten Betriebsbereichs der Kraftstoffdruck auf den hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber eingestellt bzw. festgelegt, und der Kraftstoff wird in den Zylinder in der Verzögerungsperiode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt. Auf diese Weise wird ähnlich zu dem Obigen die Vorzündung in der Verdichtungshubperiode vermieden, während die Verbrennung in der Expansionshubperiode stabilisiert wird.
Dann wird, unmittelbar nachdem der Betriebszustand des Motorkörpers von dem zweiten Betriebszustand, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird, zu dem spezifischen Teil des ersten Betriebsbereichs verschoben wird, der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, wo der Einspritzzeitpunkt auf später als denjenigen verzögert wird, welcher in der Verzögerungsperiode eingestellt bzw. festgelegt ist, durchgeführt. Der Einspritzzeitpunkt in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus kann in der Verzögerungsperiode liegen und kann früher als die Verzögerungsperiode vorgestellt sein bzw. werden. Somit kann die Vorzündung sicher vermieden werden, und der Anstieg der Verbrennungsgeräusche kann sicher vermieden werden.
Nachdem die Zylinderinnentemperatur durch ein Durchführen des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus verringert wird, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu dem Einspritzzeitpunkt vorgestellt, welcher in der Verzögerungsperiode eingestellt bzw. festgelegt ist. Somit nähert sich der Einspritzzeitpunkt dem CTDC entsprechend dem vorgestellten Ausmaß des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts an. Dies ist vorteilhaft beim Sicherstellen eines notwendigen Drehmoments, während die Vorzündung innerhalb des Bereichs relativ höherer spezifischer Motorlast des ersten Betriebsbereichs vermieden wird.
Der erste Betriebsbereich kann ein Bereich niedriger Motorlast sein, wo die Motorlast unter einer vorbestimmten Last liegt, und der zweite Betriebsbereich kann ein Bereich hoher Motorlast sein, wo die Motorlast über der vorbestimmten Last liegt.
Gemäß der obigen Konfiguration entspricht das Verschieben von dem zweiten Betriebsbereich zu dem spezifischen Teil des ersten Betriebsbereichs dem Verschieben des Betriebszustands des Motorkörpers von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast. Daher kann, wie dies oben beschrieben ist, es vorteilhaft beim Vermeiden des Anstiegs der Verbrennungsgeräusche in dem Verbrennungszündungs-Anfangsmodus sein.
Innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des ersten Betriebsbereichs kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus regeln bzw. steuern, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, und das Kraftstoffeinspritzventil regeln bzw. steuern, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte:
Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Verdichtungszündungsmodus, in welchem der Motor betrieben wird, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders selbst entzündet, und einem Funkenzündungsmodus, in welchem der Motor betrieben wird, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo das Gasgemisch innerhalb des Zylinders mittels einer Zündkerze gezündet wird, und
Betreiben des Motors in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus, wobei innerhalb des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus der Kraftstoffdruck eingestellt bzw. festgelegt wird, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, und die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchgeführt wird, so dass sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders selbst entzündet.
Gemäß noch 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 ausführen können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches sich auf eine Regelung bzw. Steuerung des Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors bezieht.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Verbrennungskammer in einer vergrößerten Weise zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches einen Betriebsbereich des Motors beispielhaft darstellt.
5A zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall, wo eine Einlasshubeinspritzung in einem CI Modus 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 in dem CI Modus 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 die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in einem SI Modus 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 SI Modus durchgeführt werden, und einer Wärmefreisetzungsrate der SI Verbrennung, welche durch die unterteilten Einspritzungen begleitet wird.
6 zeigt Diagramme, welche einen Zustand der SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, und der konventionellen SI Verbrennung vergleichen.
7 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Regelung bzw. Steuerung illustriert, welche sich auf die Kraftstoffeinspritzung bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus bezieht.
8 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Regelung bzw. Steuerung illustriert, welche sich auf eine Verbrennungstemperatur bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus bezieht.
9 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Regelung bzw. Steuerung illustriert, welche sich auf ein EGR Verhältnis bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus bezieht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist eine Illustration. 1 und 2 zeigen eine schematische Konfiguration eines Motors 1 (Motorkörpers) dieser Ausführungsform. Der Motor 1 ist ein Funkenzündungs-Benzinmotor, welcher in einem Fahrzeug angeordnet und mit einem Kraftstoff versorgt wird, welcher wenigstens Benzin enthält. Der Motor 1 beinhaltet einen Zylinderblock 11, welcher mit einer Mehrzahl von Zylindern 18 versehen ist (es ist festzuhalten, dass, obwohl nur ein Zylinder in 1 illustriert ist, hier vier Zylinder beispielsweise linear vorgesehen sind), einen Zylinderkopf 12, welcher auf dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, welche unter dem Zylinderblock 11 angeordnet ist und wo ein Schmiermittel gespeichert ist. Im Inneren der Zylinder 18 sind hin- und hergehende Kolben 14, welche mit einer Kurbelwelle 15 jeweils über Verbindungsstangen 142 gekoppelt sind, eingepasst. Wie dies in 3 in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, ist ein Hohlraum 141, welcher eine rückspringende Form bzw. Gestalt wie beispielsweise diejenige aufweist, welche in einem Dieselmotor verwendet wird, an einer oberen Fläche bzw. Seite jedes Kolbens 14 ausgebildet. Wenn sich der Kolben 14 an einer Position nahe einem oberen Totpunkt einer Verdichtung bzw. Kompression (CTDC) befindet, ist der Hohlraum 141 in Richtung zu einer Einspritzeinrichtung 67 gerichtet, welche später beschrieben wird. Der Zylinderkopf 12, die Zylinder 18 und die Kolben 14 sind jeweils mit den Hohlraum 141 unterteilenden Verbrennungskammern 19 ausgebildet. Es ist festzuhalten, dass die Form bzw. Gestalt der Verbrennungskammer 19 nicht auf die Form in der Illustration beschränkt ist. Beispielsweise können die Form des Hohlraums 141, die Form der oberen Fläche des Kolbens 14 und die Form eines Deckenteils der Verbrennungskammer 19 geeignet geändert werden.
Ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist vergleichsweise hoch eingestellt bzw. festgelegt, um etwa 15:1 oder darüber zu sein, um eine theoretische thermische Effizienz zu verbessern und eine Verdichtungszündungsverbrennung (später beschrieben) zu stabilisieren. Es ist festzuhalten, dass das geometrische Verdichtungsverhältnis in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs von etwa 15:1 bis etwa 20:1 eingestellt werden kann.
In dem Zylinderkopf 12 sind eine Einlassöffnung bzw. ein Einlassport 16 und eine Auslassöffnung bzw. ein Auslassport 17 ausgebildet, und ein Einlassventil 21 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Einlassöffnung 16 an der Seite der Verbrennungskammer 19 und ein Auslassventil 22 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Auslassöffnung 17 an der Seite der Verbrennungskammer 19 sind für jeden der Zylinder 18 angeordnet.
In einem Ventiltrieb- bzw. -steuerungssystem des Motors 1 für ein Betreiben bzw. Betätigen der Einlass- und Auslassventile 21 und 22 ist ein Mechanismus, wie beispielsweise ein hydraulisch betätigter variabler Ventilmechanismus 71 (siehe 2 nachfolgend, kann als die VVL (variable Ventilanhebung, Variable Valve Lift) bezeichnet werden) für ein Umschalten eines Betriebsmodus des Auslassventils 22 zwischen einem normalen Modus und einem speziellen Modus an einer Auslassseite vorgesehen. Die VVL 71 (die detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) ist vorzugsweise konfiguriert, um zwei Arten von Nocken mit voneinander verschiedenen Nockenprofilen, in welchen ein erster Nocken eine Nockennase aufweist und ein zweiter Nocken zwei Nockennasen aufweist, und einen Totgangmechanismus für ein selektives Übertragen eines Betriebs- bzw. Betätigungszustands von irgendeinem des ersten und zweiten Nockens auf das Auslassventil 22 zu beinhalten. Wenn der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des ersten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, arbeitet das Auslassventil 22 in dem normalen Modus, wo es nur einmal während eines Auslasshubs öffnet. Andererseits arbeitet, wenn der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des zweiten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, das Auslassventil 22 in dem speziellen Modus, wo es einmal während des Auslasshubs und noch einmal während eines Einlasshubs öffnet, wobei dies eine sogenannte Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen ist. Zwischen dem normalen und speziellen Modus der VVL 71 wird gemäß einem Betriebszustand des Motors umgeschaltet. Spezifisch wird der spezielle Modus für eine Regelung bzw. Steuerung verwendet, welche sich auf eine interne EGR bezieht. Nachfolgend kann der Prozess eines Betätigens der VVL 71 in dem normalen Modus, um nicht die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, als ”Ausschalten der VVL 71” bezeichnet werden, und der Prozess eines Betätigens bzw. Betreibens der VVL 71 in dem speziellen Modus, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, kann als ”Einschalten der VVL 71” bezeichnet werden. Es ist festzuhalten, dass ein elektromagnetisch betätigtes Ventilsystem für ein Betätigen des Auslassventils 22 durch ein elektromagnetisches Stellglied bzw. Betätigungselement für ein Umschalten zwischen dem normalen und speziellen Modus angewandt werden kann. Darüber hinaus ist die Ausführung der internen EGR nicht auf die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen beschränkt, und sie kann beispielsweise durch eine Regelung bzw. Steuerung einer internen EGR durch eine Einlassregelung bzw. -steuerung eines zweimaligen Öffnens oder durch eine Regelung bzw. Steuerung einer internen EGR erzielt werden, wo verbranntes Gas in dem Zylinder 18 durch ein Einstellen bzw. Festlegen einer negativen Überlappungsperiode verbleibt bzw. zurückgelassen wird, wo sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile 21 und 22 während des Auslasshubs oder des Einlasshubs geschlossen sind bzw. werden.
Während das Ventiltriebsystem an der Auslassseite mit der VVL 71 versehen ist, wie dies in 2 gezeigt ist, sind ein phasenvariabler Mechanismus 72 (kann nachfolgend als die VVT (Variable Valve Timing, variable Ventilzeitsteuerung) bezeichnet werden) für ein Ändern einer Rotationsphase einer Einlassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15 und ein variabler Anhebemechanismus 73 (kann nachfolgend als die CVVL (Continuously Variable Valve Lift, kontinuierlich variable Ventilanhebung) bezeichnet werden) für ein kontinuierliches Ändern eines Anhebens bzw. Hubs des Einlassventils 21 vorzugsweise an einer Einlassseite des Ventiltriebsystems vorgesehen. Eine gut bekannte hydraulische, elektromagnetische oder mechanische Struktur kann geeignet für die VVT 72 (eine detaillierte Struktur ist nicht illustriert) angewandt bzw. eingesetzt werden. Darüber hinaus können verschiedene Arten von gut bekannten Strukturen geeignet für die CVVL 73 (eine detaillierte Struktur ist nicht illustriert) angewandt werden. Öffnungs- und Schließzeitpunkte und das Anheben des Einlassventils 21 können durch die VVT 72 bzw. die CVVL 73 geändert werden.
Für jeden Zylinder 18 ist die Einspritzeinrichtung 67 für ein direktes Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder 18 an dem Zylinderkopf 12 festgelegt. Wie dies in einer vergrößerten Weise in 3 gezeigt ist, ist ein Düsenloch der Einspritzeinrichtung 67 in einem zentralen Teil der Deckenfläche der Verbrennungskammer 19 angeordnet, um in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 19 orientiert zu sein. Die Einspritzeinrichtung 67 spritzt den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 19 in einer Menge gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 zu einem Einspritzzeitpunkt ein, welcher gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 eingestellt bzw. festgelegt ist. In dieser Ausführungsform ist die Einspritzeinrichtung 67 (eine detaillierte Konfiguration ist nicht illustriert) eine Mehrloch-Einspritzeinrichtung, welche mit einer Vielzahl von Düsenlöchern ausgebildet ist. Somit spritzt die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff derart ein, dass sich der Kraftstoffstrahl radial von der zentralen Position der Verbrennungskammer 19 verteilt. Wie dies durch die Pfeile in 3 angedeutet ist, fließt bzw. strömt zu einem Zeitpunkt entsprechend demjenigen, zu welchem der Kolben 14 die Position nahe dem CTDC erreicht, der Kraftstoffstrahl, welcher eingespritzt wird, um sich radial von dem zentralen Teil der Verbrennungskammer 19 zu verteilen, entlang einer Wandoberfläche des Hohlraums 141, welcher an der Kolbenoberseite ausgebildet ist. Daher kann gesagt werden, dass der Hohlraum 141 ausgebildet ist, um darin den Kraftstoffstrahl zu enthalten, welcher zu dem Zeitpunkt entsprechend demjenigen eingespritzt wird, zu welchem der Kolben 14 die Position nahe dem CTDC erreicht. Die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 ist vorteilhaft bei einem Verkürzen einer ein Gasgemisch bildenden Periode und der Verbrennungsperiode, nachdem der Kraftstoff eingespritzt wird. Es ist festzuhalten, dass die Einspritzeinrichtung 67 nicht auf die Mehrloch-Einspritzeinrichtung beschränkt ist und eine Einspritzeinrichtung vom Typ eines nach außen öffnenden Ventils sein kann.
Ein Kraftstoffzufuhrpfad bzw. -weg koppelt zwischen einem Kraftstofftank bzw. -behälter (nicht illustriert) und den Einspritzeinrichtungen 67. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches vorzugsweise eine Kraftstoffpumpe 63 und eine Common Rail bzw. gemeinsame Kraftstoffleitung 64 aufweist und für ein Zuführen des Kraftstoffs zu jeder der Einspritzeinrichtungen 67 bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck dient, ist innerhalb des Kraftstoffzufuhrpfads vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Die Kraftstoffpumpe 63 pumpt den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter zu der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64, und die gemeinsame Kraftstoffleitung 64 kann den gepumpten Kraftstoff bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck sammeln bzw. speichern. Durch ein Öffnen der Düsenlöcher der Einspritzeinrichtung 67 wird der Kraftstoff, welcher in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 gesammelt bzw. gespeichert ist, von den Düsenlöchern der Einspritzeinrichtung 67 eingespritzt. Hier ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolben- bzw. Plungertyppumpe (nicht illustriert) und wird durch den Motor 1 betrieben. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches die durch den Motor betriebene Pumpe enthält, ermöglicht die Zufuhr von Kraftstoff zu der Einspritzeinrichtung 67 bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber. Der Kraftstoffdruck kann auf etwa 120 MPa maximal eingestellt bzw. festgelegt sein. Wie dies später beschrieben wird, wird der Druck des Kraftstoffs, welcher zu der Einspritzeinrichtung 67 zuzuführen ist, gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 geändert. Es ist festzuhalten, dass das Kraftstoffzufuhrsystem 62 nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist.
Darüber hinaus ist in dem Zylinderkopf 12, wie dies in 3 gezeigt ist, eine Zündkerze 25 für ein Zünden eines Mischgases bzw. Gasgemisches im Inneren der Verbrennungskammer 19 für jeden Zylinder 18 festgelegt. In dieser Ausführungsform ist die Zündkerze 25 den Zylinderkopf 12 durchdringend angeordnet, um sich schräg nach unten von der Auslassseite des Motors 1 zu erstrecken. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist eine Spitze der Zündkerze 25 in Richtung zum Inneren des Hohlraums 141 des Kolbens 14 bei dem CTDC gerichtet bzw. orientiert.
An einer Seitenoberfläche des Motors 1 ist bzw. wird, wie dies in 1 gezeigt ist, ein Einlassdurchtritt 30 angeschlossen bzw. verbunden, um mit jeder der Einlassöffnungen 16 der Zylinder 18 zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen. An der anderen Seite des Motors 1 ist bzw. wird ein Auslassdurchtritt 40 für ein Ausbringen des verbrannten Gases (Abgases) angeschlossen, welches von jeder der Verbrennungskammern 19 der Zylinder 18 ausgebracht wird.
Eine Luftreinigungseinrichtung 31 für ein Filtern von Einlassluft ist in einem stromaufwärtigen Endteil des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. Ein Druckausgleichsbehälter 33 ist nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. 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 stromaufwärtiges Teil 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 Teil des Abgas- bzw. Auslassdurchtritts 40 an der stromabwärtigen Seite des Auslassverteilers sind ein direkter Katalysator 41 und ein Unterbaukatalysator 42 als ein Abgasemissions-Regel- bzw. -Steuersystem für ein Reinigen von gefährlichen Komponenten verbunden bzw. angeschlossen, welche in dem Abgas enthalten sind. Jeder des direkten Katalysators 41 und des Unterbaukatalysators 42 beinhaltet ein Zylindergehäuse und beispielsweise einen Dreiweg-Katalysator, welcher in einem Strömungsdurchtritt innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 zwischen dem Druckausgleichsbehälter 33 und dem Drosselventil 36 ist mit einem Abschnitt des Auslassdurchtritts 40 an der stromaufwärtigen Seite des direkten Katalysators 41 über einen EGR Durchtritt 50 für ein Rezirkulieren bzw. Rückführen eines Teils des Abgases zu dem Einlassdurchtritt 30 verbunden. Der EGR Durchtritt 50 beinhaltet einen Hauptdurchtritt 51, welcher mit einem EGR Kühler 52 für ein Kühlen des Abgases durch ein Motorkühlmittel angeordnet ist, und einen EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 für ein Umgehen des EGR Kühlers 52. Ein EGR Ventil 511 für ein Einstellen einer Rezirkulations- bzw. Rückführmenge des Abgases zu dem Einlassdurchtritt 30 ist innerhalb des Hauptdurchtritts 51 angeordnet. Ein EGR Kühler-Bypassventil 531 für ein Einstellen einer Strömungsrate des Abgases, welches durch den EGR Kühler-Bypassdurchtritt 53 strömt bzw. fließt, ist innerhalb des EGR Kühler-Bypassdurchtritts 53 angeordnet.
Der Dieselmotor 1 mit der Konfiguration, wie sie oben beschrieben ist, wird durch ein Antriebsstrang-Regel- bzw. -Steuermodul 10 geregelt bzw. gesteuert (nachfolgend kann dies als das PCM bezeichnet werden). Das PCM 10 ist bzw. wird durch eine CPU, einen Speicher, eine Zähler-Zeitgeber-Gruppe, ein Interface und einen Mikroprozessor mit Pfaden für ein Verbinden dieser Einheiten konfiguriert. Das PCM 10 konfiguriert den Controller bzw. die Regel- bzw. Steuereinrichtung.
Wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, werden Detektionssignale von verschiedenen Arten von Sensoren SW1 bis SW16 zu dem PCM 10 eingegeben. Die verschiedenen Arten von Sensoren 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 der Temperatur der Einlassluft unmittelbar vor einem Strömen in den Zylinder 18 dient; einen Zylinderinnendrucksensor SW6, welcher an dem Zylinderkopf 12 festgelegt ist und für ein Detektieren des Drucks im Inneren des Zylinders 18 dient; einen Abgastemperatursensor SW7 und einen Abgasdrucksensor SW8, welche nahe zu einem Verbindungsteil des Auslassdurchtritts 40 mit dem EGR Durchtritt 50 angeordnet sind und für ein Detektieren der Abgastemperatur bzw. des Abgasdrucks dienen; einen linearen O₂ Sensor SW9, welcher an der stromaufwärtigen 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 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 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 des Fahrzeugs, und gibt Regel- bzw. Steuersignale zu den Einspritzeinrichtungen 67, den Zündkerzen 25, der VVT 72 und CVVL 73 an der Einlassventilseite, der VVL 71 an der Auslassventilseite, dem Kraftstoffzufuhrsystem 62 und den Betätigungseinrichtungen bzw. Stellgliedern der verschiedenen Arten von Ventilen (Drosselventil 36, Zwischenkühler-Bypassventil 351, dem EGR Ventil 511 und dem EGR Kühler-Bypassventil 531) gemäß dem bestimmten Zustand aus. Auf diese Weise betreibt das PCM 10 den Motor 1.
4 zeigt ein Beispiel eines Betriebsbereichs des Motors 1 in einem aufgewärmten Zustand. Innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast, wo eine Motorlast relativ niedrig ist, führt der Motor 1 nicht eine Zündung durch die Zündkerze 25 durch und führt eine Verdichtungszündungsverbrennung durch, in welcher eine Verbrennung durch eine Verdichtungs- bzw. Kompressionsselbstentzündung generiert bzw. erzeugt wird, um einen Kraftstoffverbrauch und eine Abgasemissionsleistung zu verbessern. Jedoch wird mit der Verdichtungszündungsverbrennung die Geschwindigkeit der Verbrennung übermäßig rasch, wenn die Last bzw. Belastung des Motors ansteigt, und bewirkt dadurch ein Problem von Verbrennungsgeräuschen, etc. Daher wird bei dem Motor 1 innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast, wo die Motorlast relativ hoch ist, die Verdichtungszündungsverbrennung gestoppt bzw. angehalten und zu einer Funkenzündungsverbrennung unter Verwendung der Zündkerze 25 umgeschaltet. Wie dies oben beschrieben ist, ist der Motor 1 konfiguriert, um einen Verbrennungsmodus gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1, insbesondere der Last des Motors 1, zwischen einem CI Modus (Compression-Ignition, Verdichtungs-Zündung), wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, und einem SI Modus (Spark Ignition, Funkenzündung) umzuschalten, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird. Es ist zu beachten, dass die Grenzlinie eines Umschaltens des Modus nicht auf das Beispiel in der Illustration bzw. Darstellung beschränkt ist.
Der CI Modus ist bzw. wird in drei Bereiche gemäß den Niveaus der Motorlast unterteilt. Spezifisch wird innerhalb eines Bereichs (1) mit der niedrigsten Motorlast in dem CI Modus heißes EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht, um die Entzündbarkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung zu verbessern. Dies wird erzielt durch ein Einschalten der VVL 71 und Durchführen der Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweifachem Öffnen eines Öffnens des Auslassventils 22 während des Einlasshubs. Die Einbringung des heißen EGR Gases erhöht die Temperatur bei dem CTDC und ist vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb des Bereichs (1) mit niedriger Motorlast. Darüber hinaus spritzt innerhalb des Bereichs (1), wie dies in 5A gezeigt ist, die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs ein, und somit wird ein homogenes mageres Gasgemisch gebildet. Ein Luftüberschussverhältnis λ des Gasgemisches kann beispielsweise auf etwa 2,4:1 oder höher eingestellt bzw. festgelegt werden, um eine Erzeugung von rohem NOx zu unterdrücken und die Abgasemissionsleistung zu verbessern. Somit wird, wie dies in 5A gezeigt ist, das magere Gasgemisch komprimiert, um sich nahe dem CTDC selbst zu entzünden.
Innerhalb eines Teils des Bereichs (1) mit höherer Motorlast als anderen Teilen, spezifisch dem Teil, beinhaltend die Grenze zwischen dem Bereich (1) und einem Bereich (2), wird, selbst obwohl der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt. Das Einstellen auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermöglicht eine Verwendung eines Dreiweg-Katalysators, vereinfacht die Regelung bzw. Steuerung bei einem Umschalten zwischen dem SI und dem CI Modus, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches auch das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem SI Modus ist, und trägt darüber hinaus zu einem Erweitern des für den CI Modus anwendbaren Bereichs zu der Seite eines Bereichs höherer Last bei.
In dem CI Modus wird innerhalb des Bereichs (2) mit höherer Motorlast als dem Bereich (1), ähnlich zu dem Teil höherer Motorlast des Bereichs (1), der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt (siehe 5A), und das homogene Gasgemisch bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) wird gebildet.
Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2), da die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 naturgemäß entsprechend dem Anstieg der Motorlast ansteigt, die Menge des heißen EGR Gases reduziert, um eine Vorzündung zu vermeiden. Diese Reduktion wird durch ein Einstellen der Menge des internen EGR Gases erzielt, welche in den Zylinder 18 einzubringen ist. Darüber hinaus kann durch ein Einstellen der Menge an externem EGR Gas, welches den EGR Kühler 52 umgeht, die Menge an heißem EGR Gas eingestellt werden.
Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2) gekühltes EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht. Somit kann durch ein Einbringen des heißen EGR Gases bei einer hohen Temperatur und des gekühlten EGR Gases bei einer niedrigen Temperatur in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei dem CTDC geeignet bzw. entsprechend eingestellt werden, eine rasche Verbrennung wird vermieden, während die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung sichergestellt wird, und die Verdichtungszündungsverbrennung wird stabilisiert. Es ist festzuhalten, dass ein EGR Verhältnis (ein Verhältnis des gesamten EGR Gases des heißen EGR Gases und des gekühlten EGR Gases, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird) so hoch wie möglich unter der Bedingung eingestellt bzw. festgelegt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches eingestellt wird, um λ ≈ 1 zu erzielen. Daher steigt innerhalb des Bereichs (2) die Kraftstoffeinspritzmenge an, wenn die Motorlast ansteigt, und somit reduziert sich das EGR Verhältnis zunehmend bzw. schrittweise.
Innerhalb eines Bereichs (3) mit der höchsten Motorlast in dem CI Modus, wobei dies eine Umschaltgrenze zwischen dem CI Modus und dem SI Modus beinhaltet, bewirkt, wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Periode zwischen dem Einlasshub und der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt wird, dies eine abnormale Verbrennung (z. B. eine Vorzündung). Andererseits wird, wenn eine große Menge an gekühltem EGR Gas eingebracht wird, um die Zylinderinnentemperatur an 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 (z. B. Vorzündung) vermieden wird. Spezifisch wird in dem Kraftstoffeinspritzmodus, wie dies in 5B gezeigt ist, der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs (nachfolgend wird die Periode als die Verzögerungsperiode bezeichnet) bei einem signifikant höheren Kraftstoffdruck im Vergleich zu dem konventionellen Modus eingespritzt. Nachfolgend wird dieser charakteristische Kraftstoffeinspritzmodus als die ”verzögerte Einspritzung bei hohem Druck” oder einfach ”verzögerte Einspritzung” bezeichnet. Durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden, während die abnormale Verbrennung innerhalb des Bereichs (3) vermieden wird. Die Details der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck werden später beschrieben werden.
Innerhalb des Bereichs (3) werden das heiße EGR Gas und das gekühlte EGR Gas in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis ähnlich zu dem Bereich (2) eingebracht. Somit wird die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 bei dem CTDC entsprechend bzw. geeignet eingestellt und die Verdichtungszündungsverbrennung wird stabilisiert.
Während der CI Modus drei unterteilte Bereiche gemäß der Motorlast aufweist, wird der SI Modus in zwei Bereiche (4) und (5) gemäß der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unterteilt. Wenn der Betriebsbereich des Motors 1 in zwei Bereiche höherer und niedrigerer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl in 4 unterteilt wird, entspricht der Bereich (4) dem Bereich niedrigerer Motorgeschwindigkeit und es entspricht der Bereich (5) dem Bereich höherer Motorgeschwindigkeit. Obwohl in den Betriebsbereichen, welche in 4 gezeigt sind, die Grenze zwischen den Bereichen (4) und (5), welche sich relativ zu der Motorlast erstreckt, in der Richtung der Motorgeschwindigkeit geneigt ist, ist die Grenze nicht auf das illustrierte Beispiel beschränkt.
In jedem der Bereiche (4) und (5) wird das Gasgemisch auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ähnlich zu den Bereichen (2) und (3) eingestellt bzw. festgelegt. Dadurch ist bzw. wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) über die Grenze zwischen dem CI Modus und SI Modus fixiert, und dies ermöglicht die Verwendung eines Dreiweg-Katalysators. Darüber hinaus ist bzw. wird innerhalb der Bereiche (4) und (5), obwohl dies später im Detail beschrieben wird, das Drosselventil 36 grundsätzlich im Wesentlichen vollständig geöffnet und die Frischluftmenge und die Menge an externem EGR Gas, welche in den Zylinder 18 einzubringen sind, werden durch die Öffnungseinstellung des EGR Ventils 511 eingestellt. Eine derartige Einstellung des Verhältnisses an Gas, welches in den Zylinder 18 eingebracht wird, reduziert einen Pumpenverlust, und durch ein Einbringen einer großen Menge an EGR Gas in den Zylinder 18 wird die Verbrennungstemperatur der Funkenzündungsverbrennung unterdrückt bzw. verringert, um niedrig zu sein, um einen Kühlverlust zu reduzieren. Innerhalb der Bereiche (4) und (5) wird das externe EGR Gas, welches hauptsächlich durch ein Durchtreten durch den EGR Kühler 52 gekühlt wird, in den Zylinder 18 eingebracht. Somit wird in vorteilhafter Weise die abnormale Verbrennung vermieden und die Erzeugung von rohem NOx wird unterdrückt. Es ist festzuhalten, dass innerhalb eines Bereichs voller Motorlast das EGR Ventil 511 im Wesentlichen vollständig geschlossen ist, um die externe EGR aufzuheben bzw. zu verhindern.
Es ist festzuhalten, dass innerhalb der Bereiche (4) und (5) das EGR Gas nicht eingebracht wird, sondern dass, während die Einbringung aufgehoben bzw. ausgesetzt werden kann, die Öffnung des Drosselventils 36 gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge geregelt bzw. gesteuert werden kann, um die Frischluftmenge einzustellen, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) wird.
Das geometrische Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist bzw. wird, wie oben beschrieben, auf etwa 15:1 oder darüber (z. B. 18:1) eingestellt. Da ein hohes Verdichtungsverhältnis die Zylinderinnentemperatur und den Zylinderinnendruck an dem CTDC erhöht, ist es vorteilhaft beim Stabilisieren der Verdichtungszündungsverbrennung in dem CI Modus, insbesondere innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast des CI Modus (z. B. des Bereichs (1)). Demgegenüber bewirkt in dem SI Modus, entsprechend dem Bereich hoher Motorlast, dieses hohe Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ein Problem, dass die abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung und Klopfen) leicht auftritt.
Somit wird mit bzw. bei dem Motor 1 die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck innerhalb der Bereiche (4) und (5) des SI Modus durchgeführt, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden. Spezifisch wird innerhalb des Bereichs (4) bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber, wie dies in 5C gezeigt ist, nur die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck durchgeführt, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Verzögerungsperiode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt wird. Andererseits wird innerhalb des Bereichs (5), wie dies in 5D gezeigt ist, ein Teil des Kraftstoffs für eine Einspritzung in den Zylinder 18 in einer Einlasshubperiode eingespritzt, wo das Einlassventil 21 geöffnet ist, und der Rest des Kraftstoffs für die Einspritzung wird in den Zylinder 18 innerhalb der Verzögerungsperiode eingespritzt. Mit anderen Worten wird innerhalb des Bereichs (5) eine unterteilte Einspritzung von Kraftstoff durchgeführt. Hier ist die Einlasshubperiode, wo das Einlassventil 21 geöffnet ist bzw. wird, eine Periode, welche basierend auf Öffnungs- und Schließzeitpunkten des Einlassventils definiert wird, und nicht eine Periode, welche basierend auf der Kolbenposition definiert wird. Hier kann das Ende des Einlasshubs relativ zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben einen unteren Einlasstotpunkt (IBDC) erreicht, in Abhängigkeit von dem Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 variieren, welcher durch die CVVL 73 und die VVT 72 geändert wird.
Als nächstes wird die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, welche Diagramme zeigt, welche Unterschiede in einer Wärmefreisetzungs- bzw. -freigaberate (oberes Diagramm) und eines Ausmaßes einer Reaktion eines nicht verbrannten Gasgemisches (unteres Diagramm) zwischen einer SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, welche oben beschrieben ist (durchgehende Linie), und der konventionellen SI Verbrennung vergleichen, in welcher die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird (unterbrochene Linie). Die laterale Achse in 6 zeigt den Kurbelwellenwinkel an. Der Vergleich wird unter einer Bedingung durchgeführt, dass sich der Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 innerhalb des Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl mit hoher Motorlast (d. h. Bereich (4)) befindet, und eine Kraftstoffmenge, welche einzuspritzen ist, dieselbe zwischen der SI Verbrennung, welche durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck bewirkt wird, und der konventionellen SI Verbrennung ist.
Zuerst wird für die konventionelle SI Verbrennung eine vorbestimmte Menge an Kraftstoff in den Zylinder 18 während des Einlasshubs eingespritzt (unterbrochene Linie in dem oberen Diagramm). Nachdem der Kraftstoff eingespritzt ist bzw. wird, wird ein vergleichsweise homogenes Gasgemisch 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 eines nicht verbrannten Gasgemisches (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 Gasgemisches 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 Gasgemisches, welches gezündet wird). Die konventionelle SI Verbrennung hat in Kombination mit dem Bereich der niedrigen Motorgeschwindigkeit eine extrem lange reagierbare Zeitdauer, und die Reaktion des nicht verbrannten Gasgemisches hält ein Fortschreiten für bzw. über die reagierbare Zeitdauer aufrecht, und daher überschreitet die Reaktivität des nicht verbrannten Gasgemisches den Zündungsschwellwert um den Zündzeitpunkt, wodurch die abnormale Verbrennung (z. B. eine Vorzündung und ein Klopfen) bewirkt wird.
Andererseits zielt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck darauf ab, die abnormale Verbrennung durch ein Verkürzen der reagierbaren Zeitdauer zu vermeiden. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die reagierbar Zeitdauer in diesem Fall eine gesamte Zeitdauer einer Periode bzw. eines Zeitraums, wo die Einspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff einspritzt ((1) eine Einspritzperiode), einer Periode von dem Ende der Einspritzung, bis das verbrennbare Gasgemisch um die Zündkerze 25 gebildet wird ((2) eine ein Gasgemisch 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 Gasgemisch bildenden Periode und der Verbrennungsperiode, und verkürzt dadurch die reagierbare Zeitdauer. Die Verfahren eines Verkürzens der Perioden werden aufeinanderfolgend beschrieben.
Zuerst erhöht ein hoher Kraftstoffdruck relativ die Kraftstoffeinspritzmenge, welche von der Einspritzeinrichtung 67 pro Zeiteinheit eingespritzt wird. Daher wird in einem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt ist, eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Einspritzperiode des Kraftstoffs im Wesentlichen wie folgt: die Einspritzperiode erstreckt bzw. verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Einspritzperiode wird kürzer bzw. verkürzt sich, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Daher verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, in welcher der Kraftstoffdruck signifikant höher als der konventionelle Druck eingestellt bzw. festgelegt ist, die Einspritzperiode.
Darüber hinaus ist der hohe Kraftstoffdruck vorteilhaft beim Zerstäuben des Kraftstoffstrahls, welcher in den Zylinder 18 eingespritzt wird, und erstreckt darüber hinaus einen Verteilungsabstand des Kraftstoffstrahls. Daher wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung bzw. -zerstäubung im Wesentlichen wie folgt: die Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung erstreckt bzw. verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Zeitdauer einer Kraftstoffvernebelung wird kürzer, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Darüber hinaus wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Zeitdauer, bis der Kraftstoffstrahl den Bereich um die Zündkerze 25 erreicht (die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls), im Wesentlichen wie folgt: die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls verlängert sich, wenn der Kraftstoffdruck absinkt, und die Zeitdauer zum Erreichen des Kraftstoffstrahls wird kürzer, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Die ein Gasgemisch 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 Gasgemisch 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 Gasgemisch bildende Periode. Andererseits ist, wie dies durch die weißen Kreise des Diagramms in 6 angedeutet ist, bei der konventionellen Einspritzung im Einlasshub mit dem niedrigen Kraftstoffdruck die ein Gasgemisch bildende Periode signifikant länger. Es ist festzuhalten, dass die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 die Zeitdauer von dem Ende der Kraftstoffeinspritzung bis dahin verkürzt, wenn der Kraftstoffstrahl in den Bereich um die Zündkerze 25 gelangt, und als ein Resultat vorteilhaft beim Verkürzen der ein Gasgemisch bildenden Periode wird.
Wie dies oben beschrieben ist, ermöglicht ein Verkürzen der Einspritzperiode und der ein Gasgemisch bildenden Periode, den Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs zu verzögern, präziser den Einspritzungs-Startzeitpunkt auf einen vergleichsweise späten Zeitpunkt zu verzögern. Daher wird, wie dies in dem oberen Diagramm von 6 gezeigt ist, mit bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Verzögerungsperiode zwischen der späten Stufe des Verdichtungshubs und der frühen Stufe des Expansionshubs durchgeführt. Obwohl aufgrund eines Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck die Turbulenz einer Strömung im Inneren des Zylinders stärker wird und eine kinetische Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders 18 ansteigt, ist die hohe kinetische Turbulenzenergie in Kombination mit einem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf den vergleichsweise späten Zeitpunkt vorteilhaft beim Verkürzen der Verbrennungsperiode.
Mit anderen Worten wird in einem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Verzögerungsperiode durchgeführt wird, eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der kinetischen Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode im Wesentlichen wie folgt: die kinetische Turbulenzenergie nimmt ab, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die kinetische Turbulenzenergie steigt an, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Hier nimmt, selbst wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck eingespritzt wird, in dem Fall, wo sich der Einspritzzeitpunkt an dem Einlasshub befindet, da die Zeitdauer bis zu dem Zündzeitpunkt lang ist und im Inneren des Zylinders 18 an dem Verdichtungshub nach dem Einlasshub verdichtet wird, die Turbulenz im Inneren des Zylinders 18 ab bzw. klingt ab bzw. wird verringert. Als ein Resultat wird in dem Fall, wo die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird, die kinetische Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode vergleichsweise niedrig unabhängig von dem Kraftstoffdruck.
Eine Beziehung zwischen der kinetischen Turbulenzenergie innerhalb der Verbrennungsperiode und der Verbrennungsperiode wird im Wesentlichen wie folgt: die Verbrennungsperiode erstreckt bzw. verlängert sich, wenn die kinetische Turbulenzenergie abnimmt, und die Verbrennungsperiode verkürzt sich, wenn die kinetische Turbulenzenergie ansteigt. Daher wird eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Verbrennungsperiode wie folgt: die Verbrennungsperiode erstreckt sich, wenn der Kraftstoffdruck abnimmt, und die Verbrennungsperiode verkürzt sich, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Mit anderen Worten verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck die Verbrennungsperiode. Andererseits erstreckt bzw. verlängert sich mit bzw. bei der konventionellen Einspritzung im Einlasshub mit dem niedrigen Kraftstoffdruck die Verbrennungsperiode. Es ist festzuhalten, dass die Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 vorteilhaft beim Erhöhen der kinetischen Turbulenzenergie im Inneren des Zylinders 18 und Verkürzen der Verbrennungsperiode ist. Darüber hinaus ist sie auch vorteilhaft beim Verkürzen der Verbrennungsperiode, um den Kraftstoffstrahl innerhalb des Hohlraums 141 durch die Kombination der Mehrloch-Einspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 zu behalten.
Wie dies oben beschrieben ist, verkürzt die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck jede der Einspritzperioden, die das Gasgemisch 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 Gasgemisches von einem Kraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt SOI bis zu einem Verbrennungsendzeitpunkt θend im Vergleich zu dem konventionellen Fall verkürzen, wo die Kraftstoffeinspritzung während des Einlasshubs durchgeführt wird. Als ein Resultat eines Verkürzens der reagierbaren Zeitdauer wird, wie dies in dem oberen Diagramm von 6 gezeigt ist, während das Ausmaß einer Reaktion des nicht verbrannten Gasgemisches 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 die weißen Kreise angedeutet ist, mit bzw. bei der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, wie dies durch die schwarzen Kreise angedeutet ist, das Fortschreiten der Reaktion des nicht verbrannten Gasgemisches an dem Ende der Verbrennung unterdrückt und die abnormale Verbrennung kann vermieden werden. Es ist festzuhalten, dass die Zündzeitpunkte für Fälle, welche durch die weißen und schwarzen Kreise in dem oberen Diagramm von 6 angedeutet sind, eingestellt bzw. festgelegt sind, um derselbe Zeitpunkt zu sein.
Durch ein Einstellen des Kraftstoffdrucks auf beispielsweise etwa 30 MPa oder darüber kann die Verbrennungsperiode effektiv verkürzt werden. Darüber hinaus kann der Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber auch effektiv die Einspritzperiode und die das Gasgemisch bildende Periode verkürzen. Es ist festzuhalten, dass der Kraftstoffdruck in geeigneter Weise gemäß einer Art von zu verwendenden Kraftstoff eingestellt werden kann, welcher wenigstens Benzin enthält. Der obere Grenzwert des Kraftstoffdrucks kann etwa 120 MPa, etc. sein.
Die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck vermeidet das Auftreten einer abnormalen Verbrennung in dem SI Modus durch ein Erfinden bzw. Ersinnen des Modus der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder 18. Verschieden von einer derartigen verzögerten Einspritzung bei hohem Druck war es konventionell bekannt, die abnormale Verbrennung durch ein Verzögern des Zündzeitpunkts zu vermeiden. Der verzögerte Zündzeitpunkt unterdrückt die Anstiege der Temperatur und des Drucks des nicht verbrannten Gasgemisches und unterdrückt dadurch das Fortschreiten der Reaktion des nicht verbrannten Gasgemisches. 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 ein entsprechendes Vorstellen des Zündzeitpunkts ermöglichen, und ist dadurch vorteilhaft beim Verbessern des Kraftstoffverbrauchs.
Wie dies oben beschrieben ist, kann die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus jede der Einspritzperiode, der das Gasgemisch 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 Gasgemisch 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 die Kraftstoffeinspritzung zu dem späten Zeitpunkt nahe dem CTDC durchgeführt wird, kann das vergleichsweise homogene Gasgemisch 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 Gasgemisch 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 Rotation der Kurbelwelle des Motors abnimmt, die Verbrennung ab, und ein übermäßiger Anstieg des Drucks (dP/dt) im Inneren des Zylinders 18 aufgrund der Verdichtungszündungsverbrennung kann vermieden werden. Somit können die konventionellen Beschränkungen des NVH (Noise Vibration Harshness, Geräusch Vibration Rauheit) abgewendet werden und als ein Resultat erstreckt sich der Bereich des für den CI Modus anwendbaren Bereichs auf die Seite des Bereichs hoher Last.
Zurückkommend zu dem SI Modus verkürzt, wie oben beschrieben, die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck in dem SI Modus die reagierbare Zeitdauer des nicht verbrannten Gasgemisches 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 auf nahe zu 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 Gasgemisches, 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 oben, 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 ist bzw. 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 wird, und diese verkürzte Verbrennungsperiode ist vorteilhaft beim Verbessern der thermischen Effizienz.
(Steuerung bzw. Regelung beim Umschalten vom SI Modus. zum CI Modus)
Da eine Funkenzündungsverbrennung eine niedrige thermische Effizienz im Vergleich mit einer Verdichtungszündungsverbrennung aufweist, ist die Temperatur des verbrannten Gases relativ hoch.
Andererseits wird in dem CI Modus, wo die Verdichtungszündung durchgeführt wird, da die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung sichergestellt wird, wie dies oben beschrieben ist, das interne oder externe EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht, so dass die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 erhöht wird.
Unmittelbar nachdem der SI Modus, wo die Temperatur des verbrannten Gases relativ hoch ist, zu dem CI Modus umgeschaltet wird, wird, da der Zustand im Inneren des Zylinders 18 eine Hochtemperaturatmosphäre ist und das Abgas bei der hohen Temperatur, welche durch die Funkenzündungsverbrennung bewirkt wird, in den Zylinder 18 eingebracht wird, die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt, während die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 hoch ist. In diesem Fall wird, wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt (z. B. während des Einlasshubs) eingespritzt wird, die Vorzündung in der Verdichtungshubperiode bewirkt, und die Druckanstiegsrate (dP/dt) im Inneren des Zylinders 18 kann sehr hoch werden, um laute Verbrennungsgeräusche zu bewirken.
Daher werden mit bzw. bei dem Motor 1 verschiedene Übergangsregelungen bzw. -steuerungen für ein Vermeiden der Vorzündung unmittelbar nach dem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus und für ein Vermeiden der Erhöhung der Verbrennungsgeräusche durchgeführt.
Hier kann in der Betriebskarte in dem aufgewärmten Zustand, welcher in 4 gezeigt ist, das Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus einem Verschieben von dem Bereich hoher Motorlast, wo die Last des Motors 1 dem SI Modus entspricht, zu dem Bereich niedriger Motorlast entsprechen, wo die Last des Motors 1 dem CI Modus entspricht. Mit anderen Worten wird aufgrund der Reduktion der Last des Motors 1 der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet. Es ist festzuhalten, dass der SI Modus zu dem CI Modus in dem Zustand umgeschaltet werden kann, wo die Last des Motors 1 stabil nahe der Grenze zwischen dem SI und CI Modus ist.
Darüber hinaus wird in einem Kaltstart- oder Aufwärmzustand, wo die Temperatur des Motors 1 unter einer vorbestimmten Temperatur ist bzw. liegt, da die Verdichtungszündungsverbrennung nicht stabil ist, der CI Modus nicht durchgeführt (nicht illustriert), und stattdessen wird der SI Modus in dem gesamten Betriebsbereich des Motors 1 durchgeführt. Andererseits wird, wie dies in 4 gezeigt ist, in dem aufgewärmten Zustand, wo die Temperatur des Motors 1 über einer vorbestimmten Temperatur liegt, der CI Modus durchgeführt. Daher kann aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur des Motors 1 auf den aufgewärmten Zustand ansteigt, der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet werden, während die Motorlast stabil ist.
(Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unter Verwendung einer einen hohen Druck verzögernden Regelung bzw. Steuerung)
7 zeigt ein Beispiel einer Regelung bzw. Steuerung eines Durchführens eines Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unter Verwendung der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck, um die Vorzündung unmittelbar nach einem Umschalten des Verbrennungsmodus zu vermeiden. Spezifisch zeigt 7 ein Beispiel von Änderungen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Funkenzündungszeitpunkts, der Änderung in dem Zylinderinnendruck, der Änderung des offenen bzw. Öffnungszustands der Einlass- und Auslassventile, der Änderung der Öffnung des Drosselventils und der Änderung des Gaszustands im Zylinder bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. In 7 schreitet der Kurbelwellenwinkel (d. h. Zeit) von links nach rechts in dem Diagramm darin fort. Es ist festzuhalten, dass in 7 der Klarheit halber der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet wird, während die Last des Motors 1 stabil ist, und in dem SI Modus das EGR Gas nicht eingebracht wird und die Öffnung des Drosselventils 36 eingestellt ist.
Zuerst wird in einem ersten Zyklus entsprechend dem am weitesten links liegenden Teil in 7 der Motor in dem SI Modus betrieben und hier wird die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode durchgeführt, und die Funkenzündung wird nahe dem CTDC durchgeführt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches wird auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt bzw. festgelegt und das Drosselventil ist gedrosselt, um die Frischluftmenge zu erhalten, welche für die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ist (siehe den Gaszustand im Zylinder, welcher in der untersten Reihe von 7 gezeigt ist). Zusätzlich ist in dem ersten Zyklus entsprechend dem SI Modus die VVL 71 des Auslassventils 22 auf aus (d. h. das interne EGR Gas wird nicht eingebracht).
Der folgende zweite Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar vor einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. Hier ist bzw. wird, um für ein Umschalten zu dem CI Modus vorzubereiten, wo die Drosselöffnung eingestellt bzw. festgelegt ist, um im Wesentlichen vollständig geöffnet zu sein, das Drosselventil zu der Richtung eines vollen Öffnens geöffnet, um die Gasmenge (Frischluftmenge) im Inneren des Zylinders 18 zu erhöhen. Die Kraftstoffmenge, welche für die erhöhte Frischluftmenge geeignet ist, wird eingespritzt, um das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten. Diese Kraftstoffeinspritzung ist die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, welche oben beschrieben ist, in welcher die Kraftstoffeinspritzung nahe dem CTDC durchgeführt wird und die Funkenzündung nach dem CTDC durchgeführt wird. Durch ein Verzögern des Funkenzündungszeitpunkts wie oben wird die stabile Motorlast (stabiles Drehmoment) beibehalten. Darüber hinaus wird, um für ein Umschalten zu dem CI Modus vorzubereiten, wo die VVL 71 eingeschaltet ist, der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 auf später als in dem ersten Zyklus verzögert.
Ein dritter Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar nach einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus, wo der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus angewandt wird. In dem CI Modus (dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, um exakt zu sein) wird die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durch ein Einschalten der VVL 71 durchgeführt. Dadurch wird ein Teil des verbrannten Gases, welches durch die Funkenzündungsverbrennung in dem zweiten Zyklus erzeugt wird, in den Zylinder 18 eingebracht. Da das verbrannte Gas durch die Funkenzündungsverbrennung erzeugt wird, ist die Temperatur desselben vergleichsweise hoch. Als ein Resultat davon, dass das verbrannte Gas wie oben eingebracht wird, wird die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise hoch.
Die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck wird auch in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus in dem dritten Zyklus verwendet. Mit anderen Worten wird die Kraftstoffeinspritzung in der Periode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchgeführt. Durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts wie oben kann, selbst wenn die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise hoch wird, die Vorzündung während der Verdichtungshubperiode vermieden werden.
Zusätzlich wird, wie oben beschrieben, durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck das vergleichsweise magere Gasgemisch zu einem frühen Zeitpunkt gebildet, und es wird, da die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise hoch ist, das magere Gasgemisch sicher verdichtet bzw. komprimiert, um nahe zu oder nach dem CTDC zu zünden, und verbrennt stabil. Somit wird der Anstieg der Verbrennungsgeräusche unmittelbar nach einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus vermieden.
Die Temperatur des verbrannten Gases von der Verdichtungszündungsverbrennung ist relativ niedrig. Darüber hinaus wird in dem CI Modus, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F des Gasgemisches auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist und das EGR Gas eingebracht wird, das Verhältnis zwischen dem Arbeitsgas und dem Kraftstoff (G/F) mager. Daher nimmt die Temperatur des verbrannten Gases weiter ab.
Ein vierter Zyklus entspricht demjenigen, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, und die VVL 71 wird darin ähnlich zu dem dritten Zyklus eingeschaltet, ein Teil des verbrannten Gases, welches durch die Verdichtungszündungsverbrennung in dem dritten Zyklus erzeugt wird, wird in den Zylinder 18 eingebracht; jedoch wird, da die Temperatur des verbrannten Gases vergleichsweise niedrig ist, wie dies oben beschrieben ist, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 niedrig. Somit wird die Vorzündung vermieden und es wird daher der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf während der Einlasshubperiode eingestellt. Somit wird in Kombination des starken Einlassluftstroms und der langen, ein Gasgemisch bildenden Periode das magere Gasgemisch gebildet und das magere Gasgemisch wird verdichtet, um nahe dem CTDC zu zünden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist bzw. wird die Regelung bzw. Steuerung, welche durchgeführt wird, während die Last des Motors 1 stabil ist und wenn der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet wird, als ein Beispiel beschrieben. In dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, welcher oben beschrieben ist, ist es insbesondere effektiv bzw. wirksam, wenn der SI Modus zu dem CI Modus aufgrund der Tatsache umgeschaltet wird, dass sich die Last des Motors 1 von hoch auf niedrig reduziert, wie dies oben beschrieben ist. Dies deshalb, da in dem Fall, wo sich die Last des Motors 1 von hoch auf niedrig verringert, die Temperatur des verbrannten Gases viel höher innerhalb des Bereichs hoher Motorlast entsprechend dem SI Modus werden kann, da die Kraftstoffeinspritzmenge darin relativ groß ist. In diesem Fall wird, unmittelbar nachdem der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet wird, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 viel höher und die Vorzündung wird leicht bewirkt. Jedoch kann, wie dies oben beschrieben ist, in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, da die Vorzündung in der Verdichtungshubperiode sicher durch die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck vermieden werden kann, der Anstieg der Verbrennungsgeräusche zu der Zeit des Umschaltens des Verbrennungsmodus aufgrund der Motorlastreduktion sicher vermieden werden.
Spezifische Beispiele des Umschaltens des Verbrennungsmodus aufgrund der Reduktion der Motorlast beinhalten ein Verschieben von dem Bereich (4) oder (5) entsprechend dem SI Modus zu dem Bereich (2) oder (1) entsprechend dem CI Modus in der Betriebskarte in dem aufgewärmten Zustand, welcher in 4 gezeigt ist. Somit kann der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unmittelbar nach einem Umschalten zu dem Bereich (2) oder (1) durchgeführt werden. Nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorgestellt werden, welcher innerhalb des Bereichs (2) oder (1) eingestellt ist (d. h. in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs).
Hier kann, da der Bereich (3) entsprechend dem CI Modus der Bereich ist, wo die verzögerte Einspritzung durchgeführt wird, wie dies oben beschrieben ist, bei einem Umschalten von dem Bereich (4) oder (5) zu dem Bereich (3) die Durchführung des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus weggelassen werden. Darüber hinaus kann unmittelbar nach einem Umschalten von dem Bereich (4) oder (5) zu dem Bereich (3) der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus durchgeführt werden, in welchem die Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, welcher auf später als den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert ist, welcher innerhalb des Bereichs (3) festgelegt ist (d. h. der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in der Verzögerungsperiode). Der hierin beschriebene Einspritzzeitpunkt kann in der Verzögerungsperiode sein bzw. liegen oder kann ein Zeitpunkt sein, welcher auf später als die Verzögerungsperiode verzögert ist. Nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, kann der Einspritzzeitpunkt vorgestellt werden, um der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in der Verzögerungsperiode zu sein, welcher innerhalb des Bereichs (3) eingestellt bzw. festgelegt ist.
Es ist festzuhalten, dass, wie dies oben beschrieben ist, in dem Fall, wo der SI Modus zu dem CI Modus, während die Motorlast stabil ist, aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur des Motors 1 ansteigt und sich der Kaltstartzustand zu dem aufgewärmten Zustand verschiebt, umgeschaltet wird, der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus, welcher in 7 gezeigt ist, effektiv bzw. wirksam beim Vermeiden des Anstiegs der Verbrennungsgeräusche ist.
In dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 7 wird der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus nur in einem Zyklus durchgeführt; er kann jedoch in einer Mehrzahl von Zyklen durchgeführt werden. Darüber hinaus ist bzw. wird in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 7 die Öffnung des Drosselventils 36 eingestellt, ohne das EGR Gas einzubringen; es kann jedoch das EGR Gas eingebracht werden.
(Übergangsverbrennungsmodus für ein Verringern der Temperatur von verbranntem Gas unmittelbar vor einem Umschalten des Verbrennungsmodus)
8 zeigt ein Beispiel einer Regelung bzw. Steuerung für ein Vermeiden der Vorzündung unmittelbar nach einem Umschalten des Verbrennungsmodus durch ein Durchführen des Übergangsverbrennungsmodus für ein Abmagern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F, um die Temperatur des verbrannten Gases von der Funkenzündungsverbrennung unmittelbar vor einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus zu verringern.
8 zeigt, ähnlich zu 7, ein Beispiel von Änderungen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Funkenzündungszeitpunkts, der Änderung des Zylinderinnendrucks, der Änderung des offenen bzw. Öffnungszustands der Einlass- und Auslassventile, der Änderung der Öffnung des Drosselventils und der Änderung des Gaszustands im Zylinder beim Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. Auch wird in 8 aus Gründen der Klarheit der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet, während die Last des Motors 1 stabil ist, und es wird in dem SI Modus das EGR Gas nicht eingebracht und die Öffnung des Drosselventils 36 wird eingestellt.
Ein erster Zyklus in 8, welcher das am weitesten links liegende Teil darin ist, ist derselbe wie der erste Zyklus in 7. D. h., der Motor wird in dem SI Modus betrieben und hier wird die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode durchgeführt und die Funkenzündung wird nahe dem CTDC durchgeführt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches ist bzw. wird auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt und das Drosselventil ist bzw. wird gedrosselt, um die Frischluftmenge zu erhalten, welche für die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ist. Darüber hinaus ist in dem ersten Zyklus entsprechend dem SI Modus die VVL 71 des Auslassventils 22 ausgeschaltet (d. h. das interne EGR Gas wird nicht eingebracht).
Der folgende zweite Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar vor einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. Hier ist bzw. wird das Drosselventil in der Richtung eines vollen Öffnens geöffnet, um die Gasmenge (Frischluftmenge) im Inneren des Zylinders 18 zu erhöhen. Somit wird betreffend das Gasgemisch im Inneren des Zylinders 18 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F mager und das Verhältnis zwischen dem Arbeitsgas und dem Kraftstoff (G/F) wird gleichzeitig mager (siehe auch den Gaszustand im Inneren des Zylinders, welcher in der untersten Reihe von 8 gezeigt ist). Die Kraftstoffeinspritzung ist die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, welche oben beschrieben ist, in welcher die Kraftstoffeinspritzung und die Funkenzündung nahe dem CTDC durchgeführt werden. Somit nimmt, da die Gasmenge relativ zu der Kraftstoffmenge durch ein Einstellen von A/F (und G/F) auf mager ansteigt, die Temperatur des verbrannten Gases von der Funkenzündungsverbrennung ab. Ein Erhöhen der Einbringmenge an Frischluft, welche eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, ist effektiv beim Verringern der Temperatur im Inneren des Zylinders 18, um die Temperatur des verbrannten Gases zu verringern. Der zweite Zyklus entspricht dem Übergangsverbrennungsmodus.
Ein dritter Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar nach einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus, wo die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durch ein Einschalten der VVL 71 durchgeführt wird. Dadurch wird ein Teil des Abgases, welches durch die Funkenzündungsverbrennung in dem zweiten Zyklus erzeugt wird, in den Zylinder 18 eingebracht, und das Verhältnis zwischen dem Arbeitsgas und dem Kraftstoff (G/F) wird mager. Es ist festzuhalten, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ist. In dem dritten Zyklus wird das interne EGR Gas in den Zylinder 18 eingebracht; jedoch wird, wie dies oben beschrieben ist, da die Abgastemperatur in dem zweiten Zyklus auf vergleichsweise niedrig unterdrückt bzw. verringert wird, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise niedrig.
Somit wird in dem dritten Zyklus die Vorzündung vermieden, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode durchgeführt wird, wie sie für den CI Modus eingestellt bzw. festgelegt ist, und das magere Gasgemisch für ein Zünden wird verdichtet und verbrennt nahe dem CTDC. Der vierte Zyklus ist derselbe wie der dritte Zyklus.
Es ist festzuhalten, das in dem Beispiel in 8 in dem Übergangsverbrennungsmodus durch ein Durchführen der Funkenzündungsverbrennung, in welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F auf mager eingestellt wird, die Rate eines Reinigens von NOx durch den Dreiweg-Katalysator reduziert sein bzw. werden kann, und ein NOx Katalysator (z. B. Lean NOx Trap, Mager NOx Falle LNT) erforderlichenfalls zur Verfügung gestellt sein bzw. werden kann.
Darüber hinaus kann in der Übergangsverbrennungsperiode entsprechend dem zweiten Zyklus des Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiels in 8 durch ein Reinigen bzw. Spülen des verbleibenden Gases hoher Temperatur im Inneren des Zylinders 18 (siehe den Gaszustand im Zylinder, welcher in der untersten Reihe in 8 gezeigt ist) die Zylinderinnentemperatur verringert werden und die Frischluftmenge, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, kann um die Reinigungs- bzw. Spülmenge des verbliebenen Gases erhöht werden. Für das Spülen in dem Zylinder 18 kann ein dynamisches Druck-Spülsystem für ein Erzeugen eines negativen bzw. Unterdrucks im Inneren der Auslassöffnung durch einen Ejektoreffekt, welcher durch eine hohe Abgasströmungsrate bewirkt wird, beispielsweise angewandt bzw. eingesetzt werden. Alternativ kann ein Abgassystem für ein Betätigen einer Unterdruckwelle innerhalb der Auslassöffnung durch Abgaspulsationen, ein sogenannter 4-2-1 Typ angewandt werden.
Zusätzlich kann in der Übergangsverbrennungsperiode entsprechend dem zweiten Zyklus in 8 durch ein Einbringen des EGR Gases in den Zylinder 18 das Verhältnis zwischen dem Arbeitsgas und dem Kraftstoff (G/F) auf mager eingestellt werden. Das EGR Gas, welches in der Übergangsverbrennungsperiode eingebracht wird, ist vorzugsweise das gekühlte EGR Gas, welches durch ein Passieren des EGR Kühlers 52 gekühlt wird. Somit wird es vorteilhaft beim Verringern der Temperatur im Inneren des Zylinders 18, um die Temperatur des verbrannten Gases zu verringern.
Es ist festzuhalten, dass der Übergangsverbrennungsmodus, welcher in 8 gezeigt ist, nicht nur bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus angewandt wird, während der Motor 1 stabil ist, wie dies in 8 gezeigt ist, sondern auch bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus aufgrund der Tatsache angewandt wird, dass sich die Last des Motors 1 von hoch auf niedrig reduziert. Darüber hinaus ist er auch vorteilhaft beim Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur des Motors 1 von dem Kaltstartzustand zu dem aufgewärmten Zustand ansteigt.
In dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel von 8 wird der Übergangsverbrennungsmodus nur in einem Zyklus durchgeführt; er kann jedoch in einer Mehrzahl von Zyklen durchgeführt werden. Darüber hinaus wird in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 8 in dem SI Modus das EGR Gas allgemein nicht eingebracht, wobei es jedoch eingebracht werden kann.
Darüber hinaus kann das Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 8 mit demjenigen in 7 kombiniert werden. Mit anderen Worten kann in dem dritten Zyklus in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 8 (d. h. unmittelbar nach einem Umschalten zu dem CI Modus) der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unter Verwendung der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck zusätzlich durchgeführt werden. Die Kombination des Übergangsverbrennungsmodus mit dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus kann vorteilhaft sein, um sicherer den Anstieg der Verbrennungsgeräusche zu vermeiden.
(Übergangsverbrennungsmodus für ein Reduzieren des EGR Verhältnisses unmittelbar nach einem Umschalten des Verbrennungsmodus)
9 zeigt ein Beispiel einer Regelung bzw. Steuerung eines Durchführens des Übergangsverbrennungsmodus für ein temporäres Reduzieren des EGR Verhältnisses unmittelbar nach einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus, so dass die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 unmittelbar nach einem Umschalten des Verbrennungsmodus verringert wird und die Vorzündung vermieden wird.
Spezifisch zeigt, ähnlich zu 7, 9 ein Beispiel von Änderungen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Funkenzündungszeitpunkts, der Änderung des Zylinderinnendrucks, der Änderung des offenen bzw. Öffnungszustands der Einlass- und Auslassventile, der Änderung der Öffnung des Drosselventils und der Änderung des Gaszustands im Zylinder beim Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. Auch wird in 9 der Klarheit halber der SI Modus zu dem CI Modus umgeschaltet, während die Last des Motors 1 stabil ist, und in dem SI Modus wird das EGR Gas nicht eingebracht und die Öffnung des Drosselventils 36 ist bzw. wird eingestellt.
Ein erster Zyklus entsprechend dem am weitesten links liegenden Teil in 9 ist derselbe wie der erste Zyklus in 7. Spezifisch wird der Motor in dem SI Modus betrieben und hier wird die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode durchgeführt und die Funkenzündung wird nahe dem CTDC durchgeführt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches ist bzw. wird auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt und das Drosselventil ist bzw. wird gedrosselt, um die Frischluftmenge zu erhalten, welche für die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ist. Zusätzlich ist in dem ersten Zyklus entsprechend dem SI Modus die VVL 71 des Auslassventils 22 ausgeschaltet (d. h. das interne EGR Gas wird nicht eingebracht).
Der folgende zweite Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar vor einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus. Dieser Zyklus ist auch derselbe wie der zweite Zyklus in 7. Spezifisch ist bzw. wird das Drosselventil zu der Richtung eines vollständigen Öffnens geöffnet, um die Gasmenge (Frischluftmenge) im Inneren des Zylinders 18 zu erhöhen. Die Kraftstoffmenge, welche für die erhöhte Frischluftmenge geeignet ist, wird eingespritzt, um das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten. Diese Kraftstoffeinspritzung ist die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, welche oben beschrieben ist, in welcher die Funkenzündung nahe dem CTDC durchgeführt wird. Durch ein Verzögern des Einspritzzeitpunkts wie oben wird die stabile Motorlast (stabiles Drehmoment) beibehalten. Es ist festzuhalten, dass durch ein Verzögern der Verbrennungsperiode die Temperatur des Abgases (verbrannten Gases) ansteigt. Darüber hinaus ist bzw. wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 auf später als der erste Zyklus verzögert.
Ein dritter Zyklus entspricht dem Zyklus unmittelbar nach einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus, wo der Übergangsverbrennungsmodus angewandt wird. Spezifisch wird in dem Übergangsverbrennungsmodus unabhängig davon, dass der Verbrennungsmodus zu dem CI Modus umgeschaltet wird, wo die VVL 71 eingeschaltet ist, die VVL 71 ausgeschaltet gehalten und die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen wird nicht durchgeführt. Somit wird die Umschaltung des Verbrennungsmodus sanft bzw. glatt und das verbrannte Gas hoher Temperatur, welches durch die Funkenzündungsverbrennung in dem zweiten Zyklus erzeugt wird, wird nicht in den Zylinder 18 eingebracht. Als ein Resultat wird die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise niedrig. Es ist festzuhalten, dass die VVL 71 eingeschaltet werden kann, so dass die interne EGR Gasmenge reduziert wird, um geringer als die interne EGR Gasmenge zu sein, welche für den CI Modus festgelegt ist.
In dem dritten Zyklus wird, obwohl die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode durchgeführt wird, wie sie für den CI Modus festgelegt ist, da die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 vergleichsweise niedrig ist, die Vorzündung vermieden und es wird das magere Gasgemisch für ein Zünden komprimiert und verbrennt nahe dem CTDC. Da die Temperatur des verbrannten Gases in dem zweiten Zyklus ansteigt, wie dies oben beschrieben ist, steigt die Temperatur des verbliebenen Gases im Inneren des Zylinders 18 in dem dritten Zyklus an, und als ein Resultat kann, selbst obwohl die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen nicht durchgeführt wird, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 daran gehindert werden, übermäßig niedrig zu werden. Daher kann das magere Gasgemisch sicher verdichtet werden, um nahe dem CTDC zu zünden, und kann stabil verbrennen. Es ist festzuhalten, dass in dem dritten Zyklus, da die Verbrennung die Verdichtungszündungsverbrennung ist und das Verhältnis zwischen dem Arbeitsgas und dem Kraftstoff (G/F) mager ist, die Temperatur des verbrannten Gases niedrig wird.
Der vierte Zyklus entspricht demjenigen, nachdem der Übergangsverbrennungsmodus endet, welcher derselbe wie der vierte Zyklus in 7 ist. Spezifisch ist bzw. wird, da er in dem normalen CI Modus eingestellt ist, die VVL 71 eingeschaltet und ein Teil des verbrannten Gases, welches durch die Verdichtungszündungsverbrennung in dem dritten Zyklus erzeugt wird, wird in den Zylinder 18 eingebracht; jedoch wird, da das verbrannte Gas die vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 niedrig. Somit wird, selbst obwohl der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf während der Einlasshubperiode eingestellt ist, die Vorzündung vermieden. Das magere Gasgemisch wird verdichtet, um nahe dem CTDC zu zünden.
Es ist festzuhalten, dass der Übergangsverbrennungsmodus, welcher in 8 gezeigt ist, nicht nur bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus angewandt wird, während der Motor 1 stabil ist, wie dies in 8 gezeigt ist, sondern auch bei einem Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus aufgrund der Tatsache angewandt wird, dass sich die Last des Motors 1 von hoch auf niedrig reduziert. Darüber hinaus ist er auch vorteilhaft beim Umschalten von dem SI Modus zu dem CI Modus aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur des Motors 1 von dem Kaltstartzustand zu dem aufgewärmten Zustand ansteigt.
Weiters wird in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel von 9 der Übergangsverbrennungsmodus nur in einem Zyklus durchgeführt; er kann jedoch in einer Mehrzahl von Zyklen durchgeführt werden. Darüber hinaus ist bzw. wird in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 9 in dem SI Modus die Öffnung des gedrosselten Ventils 36 allgemein eingestellt, ohne das EGR Gas einzubringen, wobei es jedoch eingebracht werden kann.
Darüber hinaus kann das Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 9 mit demjenigen in 7 kombiniert werden. Mit anderen Worten kann in dem dritten Zyklus in dem Regelungs- bzw. Steuerungsbeispiel in 9 (d. h. unmittelbar nach einem Umschalten zu dem CI Modus) der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unter Verwendung der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck gemeinsam mit dem Übergangsverbrennungsmodus durchgeführt werden. Die Kombination des Übergangsverbrennungsmodus mit dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus kann vorteilhaft beim sichereren Vermeiden des Anstiegs der Verbrennungsgeräusche sein.
Es ist festzuhalten, dass die Anwendung der Lehre, welche hierin geoffenbart ist, nicht auf die oben beschriebene Motorkonfiguration beschränkt ist. Beispielsweise kann die Kraftstoffeinspritzung in der Einlasshubperiode in die Einlassöffnung 16 durch eine Öffnungseinspritzeinrichtung, welche getrennt in der Einlassöffnung 16 vorgesehen ist, anstelle der Einspritzeinrichtung 67 durchgeführt werden, welche in dem Zylinder 18 vorgesehen ist.
Darüber hinaus ist der Motor 1 nicht auf den Reihen-Vierzylindermotor beschränkt, welcher oben beschrieben ist, und kann auf einen Reihen-Dreizylindermotor, einen Reihen-Zweizylindermotor und einen Reihen-Sechszylindermotor, etc. angewandt werden. Darüber hinaus ist der Motor 1 auf verschiedene Arten von Motoren, wie beispielsweise einen V6 Motor, einen V8 Motor und einen Vierzylinder-Boxer-Motor anwendbar.
Darüber hinaus ist bzw. wird in der obigen Beschreibung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches für den vorbestimmten Betriebsbereich auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt bzw. festgelegt; jedoch kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches auf mager eingestellt bzw. festgelegt werden. Es ist festzuhalten, dass das Einstellen bzw. Festlegen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen Vorteil aufweist, dass ein Dreiweg-Katalysator verwendet werden kann.
Die Betriebs- bzw. Betätigungsbereiche, welche in 4 gezeigt sind, sind lediglich ein Beispiel, und andere verschiedene Betriebsbereiche können vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus kann die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck erforderlichenfalls unterteilte Einspritzungen sein. In ähnlicher Weise kann die Einlasshubeinspritzung auch unterteilte Einspritzungen erforderlichenfalls sein. Mit diesen unterteilten Einspritzungen kann der Kraftstoff an dem Einlasshub und dem Kompressions- bzw. Verdichtungshub eingespritzt werden.
Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsformen hierin illustrativ und nicht beschränkend sind, da der Rahmen bzw. Geltungsbereich der Erfindung durch die beigeschlossenen Ansprüche eher als durch die diesen vorangehende Beschreibung definiert wird.
Bezugszeichenliste

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-154859 A [0002, 0003, 0004]
JP 2009-197740 A [0003, 0004]

Claims

Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper (1), welcher wenigstens einen Zylinder (18) aufweist; ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder (18), um ein Gasgemisch darin zu bilden; einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) für ein Einstellen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil (67) einzuspritzen ist; eine Zündkerze (25), welche angeordnet ist, um in das Innere des Zylinders (18) orientiert zu sein, und für ein Zünden des Gasgemisches innerhalb des Zylinders (18) dient; und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) für ein Betreiben des Motorkörpers (1) durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils (67), des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) und der Zündkerze (25), wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) einen Verbrennungsmodus zwischen einem Verdichtungszündungsmodus, in welchem der Motorkörper (1) betrieben wird, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen selbst entzündet, und einem Funkenzündungsmodus umschaltet, in welchem der Motorkörper (1) betrieben wird, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo die Zündkerze (25) geregelt bzw. gesteuert wird, um das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen zu zünden, und wobei unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreibt, in welchem der Kraftstoffdruck, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, durch ein Verwenden des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) eingestellt wird und das Regel- bzw. Steuerventil (67) geregelt bzw. gesteuert wird, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, so dass sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen selbst entzündet.
Motor nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend eine Abgasrezirkulationseinrichtung (50) für ein Einbringen von Abgas in den Zylinder (18), wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) die Abgasrezirkulationseinrichtung (50) veranlasst, das Abgas in den Zylinder (18) in dem Verdichtungszündungsmodus einzubringen.
Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorstellt, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet.
Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungsmodus betreibt, wenn sich ein Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors (1) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs niedriger Motorlast befindet, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Funkenzündungsmodus betreibt, wenn sich der Betriebszustand des Motorkörpers (1) innerhalb eines Bereichs höherer Motorlast als der vorbestimmte Bereich niedriger Motorlast befindet, und wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreibt, unmittelbar nachdem die Motorlast abnimmt und der Betriebszustand des Motorkörpers (1) von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast verschoben wird.
Motor nach Anspruch 4, wobei innerhalb eines spezifischen Teils niedriger Motorlast des Bereichs niedriger Motorlast, wo der Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungsmodus betrieben wird, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen, und/oder die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreibt, unmittelbar nachdem die Motorlast abnimmt und der Betriebszustand des Motorkörpers (1) von dem Bereich höherer Motorlast zu dem Bereich niedriger Motorlast verschoben wird, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf wenigstens in die Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs vorstellt, unmittelbar nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, und/oder die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) regelt bzw. steuert, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf wenigstens in die Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs vorgestellt wird, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet.
Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungsmodus betreibt, wenn sich eine Temperatur des Motorkörpers (1) in einem aufgewärmten Zustand befindet, welche höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Funkenzündungsmodus betreibt, wenn sich die Temperatur des Motorkörpers (1) in einem Kaltstartzustand befindet, welche niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, und/oder wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in dem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreibt, unmittelbar nachdem die Temperatur des Motorkörpers (1) ansteigt und der Modus von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus umgeschaltet wird, und/oder wenn sich die Temperatur des Motorkörpers (1) in dem Kaltstartzustand befindet, welche niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) regelt bzw. steuert, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs durchzuführen, und den Motorkörper (1) in dem Funkenzündungsmodus betreibt.
Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper (1), welcher wenigstens einen Zylinder (18) aufweist; ein Kraftstoffeinspritzventil (67) für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder (18), um ein Gasgemisch darin zu bilden; einen Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) für ein Einstellen eines Drucks des Kraftstoffs, welcher durch das Kraftstoffeinspritzventil (67) einzuspritzen ist; eine Zündkerze (25), welche angeordnet ist, um in das Innere des Zylinders (18) orientiert zu sein, und für ein Zünden des Gasgemisches innerhalb des Zylinders (18) dient; und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) für ein Betreiben des Motorkörpers (1) durch ein Regeln bzw. Steuern wenigstens des Kraftstoffeinspritzventils (67), des Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) und der Zündkerze (25), wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) innerhalb eines vorbestimmten ersten Betriebs- bzw. Betätigungsbereichs den Motorkörper (1) in einem Verdichtungszündungsmodus betreibt, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen selbst entzündet, und die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) innerhalb eines zweiten Betriebsbereichs, welcher von dem ersten Bereich verschieden ist, den Motorkörper (1) in einem Funkenzündungsmodus betreibt, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo die Zündkerze (25) geregelt bzw. gesteuert wird, um das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen zu zünden, wobei innerhalb eines spezifischen Teils des ersten Betriebsbereichs, wo die Motorlast hoch ist, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) regelt bzw. steuert, um den Kraftstoffdruck einzustellen, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, und das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Verzögerungsperiode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchzuführen, so dass das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) für ein Verbrennen selbst zündet, und wobei, unmittelbar nachdem der Betriebszustand des Motorkörpers (1) von dem zweiten Betriebsbereich zu dem spezifischen Teil des ersten Betriebsbereichs verschoben wird, die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Motorkörper (1) in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus betreibt, in welchem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf später als der Einspritzzeitpunkt verzögert ist, welcher innerhalb des spezifischen Teils festgelegt ist, und, nachdem der Verdichtungszündungs-Anfangsmodus endet, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorgerückt wird, welcher innerhalb des spezifischen Teils festgelegt ist.
Motor nach Anspruch 7, wobei der erste Betriebsbereich ein Bereich niedriger Motorlast ist, wo die Motorlast unter einer vorbestimmten Last liegt, und der zweite Betriebsbereich ein Bereich hoher Motorlast ist, wo die Motorlast über der vorbestimmten Last ist bzw. liegt, und/oder innerhalb eines Teils niedriger Motorlast des ersten Betriebsbereichs die Regel- bzw. Steuereinrichtung (10) den Kraftstoffdruck-Einstellmechanismus (62) regelt bzw. steuert, um den Kraftstoffdruck auf einen niedrigen Kraftstoffdruck von unter etwa 30 MPa einzustellen, und das Kraftstoffeinspritzventil (67) regelt bzw. steuert, um die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe eines Verdichtungshubs durchzuführen.
Verfahren zum Betreiben eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors, umfassend die Schritte: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Verdichtungszündungsmodus, in welchem der Motor (1) betrieben wird, um eine Verdichtungszündungsverbrennung durchzuführen, wo sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) selbst entzündet, und einem Funkenzündungsmodus, in welchem der Motor (1) betrieben wird, um eine Funkenzündungsverbrennung durchzuführen, wo das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) mittels einer Zündkerze (25) gezündet wird, und Betreiben des Motors (1) in einem Verdichtungszündungs-Anfangsmodus unmittelbar nach einem Umschalten von dem Funkenzündungsmodus zu dem Verdichtungszündungsmodus, wobei innerhalb des Verdichtungszündungs-Anfangsmodus der Kraftstoffdruck eingestellt bzw. festgelegt wird, um ein hoher Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder darüber zu sein, und die Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe eines Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs durchgeführt wird, so dass sich das Gasgemisch innerhalb des Zylinders (18) selbst entzündet.
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 ausführen können.