DE102013108868A1

DE102013108868A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013108868A1
Application number: DE102013108868.6A
Authority: DE
Inventors: Takamasa Yokota; Satoru Sasaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2033-08-17
Also published as: JP5772762B2; JP2014040782A; US20140053817A1; DE102013108868B4

Abstract

Ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt (55) steuert einen variablen Ventilmechanismus (42) derart, dass ein Abgasventil (13) nicht nur in einem Auslasstakt sondern auch in einem Einlasstakt geöffnet wird. In dem Einlasstakt wird ein Teil des Abgases, das von der Brennkammer (16) zurückgeführt wird, zusammen mit einer Einlassluft, die durch eine Einlasspassage (28) strömt, zu der Brennkammer (16) zurückgeführt. Ein Fluidinjektor (41) spritzt ein nicht-brennbares Fluid einschließlich Wasser in das Abgas ein, das von der Brennkammer (16) zurückgeführt wird. In dem Einlasstakt enthält das Abgas, das von der Abgaspassage (23) in die Brennkammer (16) eingeführt wird, Wasserdampf, der von dem nicht-brennbaren Fluid verdampft wird. Das Abgas, das im Auslasstakt von der Brennkammer (16) ausgelassen wird, enthält das nicht-brennbare Fluid und wird in einem sukzessiven Einlasstakt zur Brennkammer zurückgeführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennkraftmaschine.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, dass Wasser in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine hinzugefügt wird, um eine Verbrennungstemperatur in der Brennkammer zu verringern, wodurch Stickoxide (NOx), welche im Abgas enthalten sind, signifikant reduziert werden können. Wenn die Wassermenge, die zur Brennkammer zugeführt wird, stärker erhöht wird, wird auch das NOx, das im Abgas enthalten ist, stärker reduziert. Um eine Erhöhung der Wassermenge zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Verdampfung des Wassers zu beschleunigen. Die NOx-Menge, die im Abgas enthalten ist, hängt von der hinzugefügten Wassermenge ab. Somit ist es erforderlich, dass die Wassermenge basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsmenge schnell bestimmt wird. Es ist bevorzugt, dass die Brennkammer und eine Wasserhinzufügeposition so nahe wie möglich zueinander angeordnet sind.
Die JP-11-82182 A und die JP 2005-147046 A stellen eine Maschine dar, in welcher Wasser zugeführt wird. In der JP-11-82182 A wird das Wasser durch eine Einlasspassage oder eine Abgasrückführungs-(EGR)-Passage zu einem Einlassluftdurchfluss hinzugefügt. Das hinzugefügte Wasser wird zusammen mit der Einlassluft, die durch die Einlasspassage strömt, und dem Abgas, das durch die EGR-Passage strömt, in die Brennkammer eingesaugt. Da das Wasser jedoch nicht zu der Einlassluft oder dem Abgas, das durch den EGR-Kühler passiert wird, hinzugefügt wird, ist eine Verdampfung des Wassers unzureichend. Als Ergebnis wird die Wassermenge, die in die Brennkammer gesaugt wird, verringert und der Reduzierungseffekt bezüglich des NOx ist nicht so hoch. In einem Fall, in welchem das Wasser zur Einlassluft des EGR-Gases, wie in der JP-11-82182 A dargestellt, hinzugefügt wird, wird das hinzugefügte Wasser bei einem Einlasstakt in die Brennkammer gesaugt, nachdem eine gewissen Anzahl von Verbrennungszyklen durchgeführt worden ist. Dadurch wird die Reaktionsfähigkeit zum Steuern des NOx verschlechtert.
In der JP 2005-147046 A wird beschrieben, dass das Wasser direkt in die Brennkammer hinzugefügt wird, so dass die hinzugefügte Wassermenge leicht gesteuert werden kann und die Reaktionsfähigkeit für das Steuern des NOx verbessert wird. Um das Wasser jedoch direkt zur Brennkammer hinzuzufügen, ist es erforderlich, Wasser vorzusehen, dessen Druck größer als der der komprimierten Hochdruck-Einlassluft ist. Dadurch wird ein Mechanismus zum Hinzufügen des Wassers kompliziert.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche in der Lage ist, NOx, das in einem Abgas enthalten ist, mit einer hohen Reaktionsfähigkeit zu reduzieren, ohne dabei einen komplizierten Aufbau zu verursachen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung steuert ein Abgasventilsteuerabschnitt eine Öffnungs- und Verschlusszeit eines Abgasventils. Das heißt, wenn eine Brennkammer in einem Auslasstakt ist, öffnet der Abgasventilsteuerabschnitt das Abgasventil, um die Brennkammer mit einer Abgaspassage zu verbinden. Wenn die Brennkammer in einem Einlasstakt ist, öffnet der Abgasventilsteuerabschnitt das Abgasventil erneut, um die Brennkammer mit einer Abgaspassage zu verbinden. Ein Fluidinjektor ist von dem Abgasventil in Abgasdurchflussrichtung stromabwärts angeordnet. Der Fluidinjektor spritzt ein nicht-brennbares Fluid, einschließlich Wasser, in das Abgas ein, das von der Brennkammer ausgelassen wird. Das Abgas, zu welchem das nicht-brennbare Fluid hinzugefügt wird, wird durch die Abgaspassage in die Brennkammer eingeführt, wenn das Abgasventil geöffnet ist. Das heißt, nicht nur Frischluft sondern auch das Abgas einschließlich des nicht-brennbaren Fluids werden in die Brennkammer eingeführt. Das Abgas weist kurz nach dem Auslassen von der Brennkammer zur Abgaspassage eine hohe Temperatur auf. Daher wird das Wasser, das in dem nicht-brennbaren Fluid enthalten ist, ausreichend durch das Abgas verdampft. Eine ausreichende Menge an verdampftem Wasser wird in die Brennkammer eingeführt. Ein Abgasdruck in der Auslass- bzw. Abgaspassage ist niedriger als der in der Brennkammer. Somit ist es nicht erforderlich, einen Druck des nicht-brennbaren Fluids, das zu dem Abgas hinzuzufügen wird, zu erhöhen. Eine Konfiguration des Zuführabschnitts des nicht-brennbaren Fluids kann vereinfacht werden. Darüber hinaus wird das nicht-brennbare Fluid zusammen mit dem Abgas zur Brennkammer zurückgeführt. Das heißt, nachdem das nicht-brennbare Fluid zu dem Abgas hinzugefügt wurde, strömt das Abgas in die Brennkammer zurück. Daher wird das Wasser, das in dem nicht-brennbaren Fluid enthalten ist, zusammen mit dem Abgas in einem sukzessiven Einlasstakt in die Brennkammer eingeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehende und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gemacht wird, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ein Blockdiagramm, das die Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Auslasstakts darstellt;
5 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Einlasstakts darstellt;
6 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Verdichtungstakts darstellt;
7 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Arbeittakts darstellt;
8 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt; und
9 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mehrere Ausführungsformen einer Brennkraftmaschine werden mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform werden im Wesentlichen gleiche Teile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf eine redundante Beschreibung derselben verzichtet wird.
[Erste Ausführungsform]
Wie in 1 dargestellt, ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Maschinenkörper 11, einem Abgassystem 12, einem Abgasventil 13, einem Einlasssystem 14 und einem Turbolader 15 vorgesehen. Der Maschinenkörper 11 definiert mehrere Brennkammern 16. In der ersten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 10 eine Dieselmaschine mit vier Zylindern. Der Maschinenkörper 11 weist einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf und einen Kolben auf, welche nicht dargestellt sind. Der Kolben bewegt sich in einem Zylinder, welchen der Zylinderblock definiert, hin und her. Die Brennkammer 16 ist zwischen dem Zylinderblock, dem Zylinderkopf und dem Kolben definiert.
Das Abgassystem 12 weist eine Abgasleitung 20 auf. Die Abgasleitung 20 besteht aus Abzweigungsleitungen 21 und einer Sammelleitung 22. Die Abgasleitung 20 definiert darin eine Abgaspassage 23. Ein Ende der Abzweigungsleitung 21 ist mit der Brennkammer 16 eines Maschinenkörpers 11 verbunden. Das andere Ende der jeweiligen Abzweigungsleitung 21 ist mit der Sammelleitung 22 verbunden. Ein Ende der Abgaspassage 23 ist mit der Brennkammer 16 verbunden und das andere Ende ist nach außen geöffnet. Das Abgasventil 13 öffnet und schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23. Genauer gesagt öffnet und schließt das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23, welche durch die Abzweigungsleitung 21 definiert sind. Wenn das Abgasventil 13 geöffnet ist, wird das Abgas, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, durch die Abgaspassage 23, welche durch die Abzweigungsleitung 21 und die Sammelleitung 22 definiert wird, in die Atmosphäre emittiert.
Das Einlasssystem 14 ist mit einer Einlassleitung 25, einem Luftreiniger 26 und einem Einlassventil 27 vorgesehen. Die Einlassleitung 25 definiert eine Einlasspassage 28 darin. Ein Ende der Einlasspassage 28 ist in die Atmosphäre bzw. nach Außen hin geöffnet und das andere Ende ist mit den jeweiligen Brennkammern 16 verbunden. Der Luftreiniger 26 entfernt Fremdstoffe von der Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt. Das Einlassventil 27 öffnet und schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28. Wenn das Einlassventil 27 geöffnet ist, wird Einlassluft durch die Einlasspassage 28 in die Brennkammer 16 eingeführt.
Der Turbolader 15 weist eine Turbine 31, einen Kompressor 32, eine Achse bzw. Welle 33 und einen Zwischenkühler 34 auf. Die Turbine 31 ist in der Abgaspassage 23 vorgesehen. Der Kompressor 32 ist in der Einlasspassage 28 vorgesehen. Die Achse 33 verbindet die Turbine 31 und den Kompressor 32. Die Turbine 31 wird durch das Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, gedreht. Die Umdrehung der Turbine 31 wird über die Welle 33 auf den Kompressor 32 übertragen. Der Kompressor 32 wird durch eine Antriebskraft der Turbine 31 gedreht. Die Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt, wird durch den Kompressor 32 druckbeaufschlagt. Der Zwischenkühler 34 kühlt die Einlassluft, deren Temperatur aufgrund der Druckbeaufschlagung durch den Turbolader 15 erhöht wird.
Die Brennkraftmaschine 10 der ersten Ausführungsform enthält ferner einen Fluidinjektor 41 als einen Fluidadditionsabschnitt, einen variablen Ventilmechanismus 42, eine Steuereinheit 43, die in 2 dargestellt ist. Der Fluidinjektor 41 ist in der Abgaspassage 23, wie in 1 dargestellt, angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fluidinjektor 41 an jeder Abzweigungsleitung 21 vorgesehen. Der Fluidinjektor 41 ist stromabwärts des Abgasventils 13 in einer Abgasdurchflussrichtung angeordnet und an einer Position nahe an der Brennkammer 16 in der Abgaspassage 23 angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt nicht-brennbares Fluid enthaltendes Wasser in Richtung des Abgases, das durch die Abgaspassage 23 strömt und durch die Abzweigungsleitung 21 definiert ist. Somit wird das nicht-brennbare Fluid zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, falls erforderlich, hinzugefügt. Das nicht-brennbare Fluid wird von einem Fluidtank durch eine Fluidpumpe, welche nicht dargestellt sind, zugeführt. In der ersten Ausführungsform ist das nicht-brennbare Fluid Wasser, das nicht vermeidbare Verunreinigungen enthält. Das nicht-brennbare Fluid ist nicht auf Wasser beschränkt. Zum Beispiel kann das nicht-brennbare Fluid Harnstoffwasser oder karbonisiertes Wasser sein.
Der variable Ventilmechanismus 42 verändert den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, einen Arbeitswinkel und/oder einen Anhebebetrag des Abgasventils 13. Das Abgasventil 13 wird durch eine Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle übertragen wird, welche nicht dargestellt ist, angetrieben. Genauer gesagt wird das Abgasventil 13 durch eine Nocke, die an einer Nockenwelle 44 vorgesehen ist, angetrieben. Die Nockenwelle 44 nimmt eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle durch einen Zahnriemen auf. Der variable Ventilmechanismus 42 verändert die Nocke, die an der Nockenwelle 44 vorgesehen ist, oder verändert ein Nockenprofil der Nocke derart, dass der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 verändert werden. Hierbei sollte erwähnt sein, dass das Abgasventil 13 nicht auf das Ventil, welches durch die Antriebskraft des Maschinenkörpers 11 mechanisch angetrieben wird, beschränkt ist. Das Abgasventil 13 kann z. B. auch durch komprimierte Luft oder einen Öldruck angetrieben werden, oder kann elektromagnetisch angetrieben werden.
Wie in 2 dargestellt, besteht eine Steuereinheit 43 hauptsächlich aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM. Die Steuereinheit 43 führt Steuerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, wodurch ein Fluidadditionssteuerabschnitt 51, ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52, ein Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53, ein Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 und ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 realisiert werden. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52, der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53, der Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 und der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 können mittels Hardware, oder Software und Hardware realisiert werden.
Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 ist mit dem Fluidinjektor 41 elektrisch verbunden. Der Fluidinjektor 41 führt eine Wassereinspritzung zu dem Abgas basierend auf einem elektrischen Signal, das durch den Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erzeugt wird, durch. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert einen Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoffinjektor 41 das Wasser in das Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, einspritzt, und steuert die Wassermenge, die einzuspritzen ist.
Der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 ist mit einem Maschinendrehzahlsensor 56 und einem Gaspedalpositionssensor 57 elektrisch verbunden. Der Maschinendrehzahlsensor 56 erfasst eine Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11. Der Maschinendrehzahlsensor 56 überträgt elektrische Signale, die die Drehzahl der Kurbelwelle anzeigen, an den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52. Der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 berechnet einen Umdrehungswinkel der Kurbelwelle basierend auf der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, welche durch den Maschinendrehzahlsensor 56 erfasst wird. Der Gaspedalpositionssensor 57 erfasst einen gestuften Betrag eines Gaspedals. Der Gaspedalpositionssensor 57 überträgt elektrische Signale, die den gestuften Betrag bzw. gestuften Wert des Gaspedals anzeigen, an den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52. Ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst einen Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, d. h., eine Last des Maschinenkörpers 11 basierend auf der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, die durch den Maschinendrehzahlsensor 56 ermittelt wird, und den gestuften Betrag des Gaspedals, der durch den Gaspedalpositionssensor 57 ermittelt wird.
Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet die Einspritzmenge des Kraftstoffs, der zum Maschinenkörper 11 zugeführt wird, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst wird. Der Maschinenkörper 11 weist einen Kraftstoffinjektor auf, welcher nicht dargestellt ist, und zwar bzgl. jeder Brennkammer 16. Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff in Richtung der Einlassluft ein, die in der Brennkammer 16 komprimiert wird, basierend auf der Einspritzmenge des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet wird. Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 kann die berechnete Einspritzmenge des Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Einlasslufttemperatur korrigieren.
Der Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 ist elektrisch mit einem Abgastemperatursensor 58 verbunden. Der Abgastemperatursensor 58 ist in der Abgaspassage 23 vorgesehen. Der Abgastemperatursensor 58 erfasst eine Temperatur des Abgases, das durch die Abgaspassage 23 strömt. Der Abgastemperatursensor 58 überträgt elektrische Signale, welche die Abgastemperatur anzeigen, an den Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 steuert den variablen Ventilmechanismus 42, um das Abgasventil 13 anzutreiben. Das heißt, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 verändert die Nocke oder das Nockenprofil des variablen Ventilmechanismus 42, wodurch der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 gesteuert werden. Der variable Ventilmechanismus 42 und der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 korrespondieren mit einem Abgasventil-Steuerabschnitt.
Mit Bezug auf 3 wird hiernach ein Betrieb der Brennkraftmaschine 10 beschrieben.
Wenn die Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird, erfasst ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 einen Antriebszustand des Maschinenkörpers 11 (S101). Genauer gesagt erfasst ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 eine Maschinendrehzahl mit dem Maschinendrehzahlsensor 56 und eine Gaspedalposition mit dem Gaspedalpositionssensor 57. Dadurch ermittelt der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 den Antriebszustand, d. h., einen Lastzustand des Maschinenkörpers 11.
Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet die Einspritzmenge des Kraftstoffs, der dem Maschinenkörper 11 zugeführt wird, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst wird (S102). Zu dieser Zeit korrigiert der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 die Kraftstoffeinspritzmenge, die basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Einlasslufttemperatur berechnet wird. Darüber hinaus erstellt der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 den Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer 16 des Maschinenkörpers 11 eingespritzt wird (S103).
Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, größer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert einer Einspritzmenge ist (S104). Es wird bestimmt, ob der Fluidinjektor 41 das Wasser zu dem Abgas hinzufügen sollte, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11. Das heißt, wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer wird, steigt die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 an und NOx, das im Abgas enthalten ist, nimmt zu. Die Last der Brennkraftmaschine 10 korreliert mit der Kraftstoffeinspritzmenge. Wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer wird, nimmt auch die Kraftstoffeinspritzmenge stärker zu. Daher korreliert die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, mit dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, d. h., der Last der Brennkraftmaschine 10. Somit bestimmt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, ob die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist.
Wenn die Antwort in S104 JA ist, erstellt der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel des Abgasventils 13 für den Einlasstakt (S105), erstellt den Arbeitswinkel des Abgasventils 13 (S106), und erstellt den Anhebebetrag des Abgasventils 13 (S107). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, steigt die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffinjektor zur Brennkammer 16 eingespritzt wird, an und die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 erhöht sich. Daher steuert, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 zu variieren. Genauer gesagt steuert ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 das Abgasventil 13 nicht nur im Auslasstakt, sondern auch im Einlasstakt an. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 erstellt den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt. Der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils im Einlasstakt werden im ROM als Kennfeld gespeichert, welches sich auf die Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 und die Kraftstoffeinspritzmenge bezieht. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 erhält den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle, die in S101 ermittelt wird, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird.
Wenn der Betriebszustand des Abgasventils 13 im Einlasstakt erstellt ist, erstellt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Einspritzmenge und den Einspritzdruck des Wassers, welches zu dem Abgas durch den Flüssigkeitsinjektor 41 hinzugefügt wird (S108). Die Wassereinspritzmenge und der Wassereinspritzdruck werden im ROM als Kennfeld bzgl. der Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 und der Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt die Wassereinspritzmenge und den Wassereinspritzdruck, mit welchem der Fluidinjektor 41 einspritzt, basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle, die in S101 ermittelt wird, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird.
Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt eine Wassereinspritzzeit nach dem Erstellen der Wassereinspritzmenge und des Wassereinspritzdrucks (S109). Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt die Wassereinspritzzeit, bei welcher der Fluidinjektor 41 das Wasser in Richtung des Abgases basierend auf dem Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel des Abgasventils 13 im Einlasstakt einspritzt, was in S105 erstellt wird. Anschließend ermittelt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 einen Wasserhinzufügezustand zum Hinzufügen des Wassers (S110). Genauer gesagt ermittelt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Abgastemperatur, die durch den Abgastemperatursensor 58 erfasst wird, von dem Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54. Dadurch korrigiert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Wassereinspritzmenge und den Wassereinspritzdruck, der in S108 erstellt wird, und die Wassereinspritzzeit, die in S109 erstellt wird, basierend auf dem Wasserhinzufügezustand, wie beispielsweise der Abgastemperatur.
Wenn die verschiedenen Parameter zum Betreiben des Abgasventils 13 im Einlasstakt und die verschiedenen Parameter zum Hinzufügen des Wassers durch den Fluidinjektor 41 in S105 bis S110 erstellt sind, steuert der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um das Abgasventil 13 im Einlasstakt anzutreiben (S111). Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert den Fluidinjektor 41, um das Wasser in das bzw. zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, hinzuzufügen (S112). Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff zur Brennkammer 16 in einer letzten Stufe des Verdichtungstakts oder einer frühen Stufe des Arbeitstakts ein (S113).
Wenn die Antwort in S104 hingegen NEIN ist, wird das Ansteuern des Abgasventils 13 im Einlasstakt gestoppt (S114) und das Hinzufügen des Wassers vom Fluidinjektor 41 wird nicht fortgeführt (S115). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, fällt die Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffinjektor zur Brennkammer 16 eingespritzt wird, ab und die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 fällt ab. Daher steuert, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um das Ansteuern des Abgasventils 13 im Einlasstakt zu stoppen. Darüber hinaus beendet der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge unterhalb des unteren Grenzwerts der Kraftstoffeinspritzmenge liegt, das Hinzufügen von Wasser zum Abgas durch den Kraftstoffinjektor 41.
Bezüglich eines ersten Zylinders von den mehreren Zylindern des Maschinenkörpers 11 werden der Druck in der Brennkammer 16, der Zustand des Hinzufügens des Wassers und die Betriebszustände des Einlassventils 27 und des Abgasventils 13 im Auslasstakt, im Einlasstakt, dem Arbeitstakt und dem Expansionstakt erläutert.
Wie in 4 dargestellt, wenn der erste Zylinder im Auslasstakt ist, öffnet das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23. Das heißt, das Abgasventil 13 ist „offen”. Das Einlassventil 27 schließt hingegen zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28. Das heißt, das Einlassventil 27 ist „geschlossen”. Im Auslasstakt verschiebt sich der Kolben von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt nach oben. Das Abgas in der Brennkammer 16 wird zur Abgaspassage 23 ausgelassen. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 überträgt ein Steuersignal zum Fluidinjektor 41 zum Hinzufügen des Wassers bei der letzten Stufe des Auslasstakts. Dadurch wird Wasser zum Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, in der letzten Stufe eines Auslasstakts hinzugefügt. Das hinzugefügte Wasser wird durch das Abgas verdampft und das verdampfte Wasser ist im Abgas als Dampf enthalten. Falls das nicht-brennbare Fluid das Wasser enthält, wird das Wasser durch das Abgas verdampft, um im Abgas enthalten zu sein. In der letzten Stufe des Auslasstakts wird der Abgasdruck, der von der Brennkammer 16 abgelassen wird, im Vergleich zu dem in den frühen Stufen des Auslasstakts reduziert. Der Wassereinspritzdruck durch den Fluidinjektor 41 wird verhältnismäßig kleiner. Daher muss der Wasserzuführabschnitt einschließlich des Fluidinjektors 41 zum Hinzufügen des Wassers zum Abgas keine Struktur aufweisen, welche einen hohen Druck aushält. Die Struktur kann somit vereinfacht werden.
Wie in 5 dargestellt, wenn der Takt des ersten Zylinders vom Auslasstakt in den Einlasstakt wechselt, schließt das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23 einmal. Das heißt, das Abgasventil 13 wird zu einer Zeit zwischen dem Auslasstakt und dem Einlasstakt „geschlossen”. Das Einlassventil 27 wird hierbei zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28 geöffnet. Das heißt, das Einlassventil 27 ist „offen”. Im Einlasstakt verschiebt sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt nach unten. Frischluft wird in die Brennkammer 16 durch die Einlasspassage 28 eingerührt. In diesem Moment werden der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 durch den variablen Ventilmechanismus 42 verändert. Nachdem das Abgasventil 13 einmal „geschlossen” wurde, öffnet das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23 wieder im Einlasstakt. Das heißt, das Abgasventil 13 wird wieder „geöffnet”. Als Ergebnis, wenn der Kolben sich nach unten verschiebt, werden nicht nur die Einlassluft von der Einlasspassage 28 sondern auch ein Teil des Abgases von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingerührt. Wie vorstehend beschrieben, wird das Wasser in der letzten Stufe des Auslasstakts zum Abgas, welches von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingeführt wird, hinzugefügt. Dadurch enthält das Abgas, das von der Abgaspassage 23 zur Brennkammer 16 rückgeführt wird, den Wasserdampf, welcher durch den Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird.
Wie in 6 dargestellt, wenn der Takt des ersten Zylinders vom Einlasstakt zum Verdichtungstakt wechselt, schließt das Einlassventil 27 zwischen der Einlasspassage 28 und der Brennkammer 16 und das Abgasventil 13 schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23 einmal. Das heißt, sowohl das Abgasventil 13 als auch das Einlassventil 27 werden „geschlossen”. Im Verdichtungstakt verschiebt sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt nach oben. Die Einlassluft und das Wasserdampf enthaltende Abgas in der Brennkammer 16 werden komprimiert. Der Druck in der Brennkammer 16 wird erhöht. Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff in Richtung der Einlassluft, die in der Brennkammer 16 komprimiert wird, ein, wenn ein Kolben nahe dem oberen Totpunkt ist. Das heißt, der Kraftstoff wird in die Brennkammer 16 eingespritzt, kurz bevor oder kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
Der eingespritzte Kraftstoff wird in der Brennkammer 16 verbrannt. Der Kolben verschiebt sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt nach unten. Dadurch wird, wie in 7 dargestellt, der Takt des ersten Zylinders vom Verdichtungstakt zum Arbeitstakt verschoben bzw. gewechselt. Wenn das Einlassventil 27 im Arbeitstakt ist, schließt es zwischen der Einlasspassage 28 und der Brennkammer 16, und das Abgasventil 13 schließt zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23. Das heißt, sowohl das Abgasventil 13 als auch das Einlassventil 27 werden „geschlossen”. In der frühen Stufe des Arbeitstakts wird der Kraftstoff, der vom Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, in der Brennkammer 16 verbrannt. Zu dieser Zeit ist das Abgas, das den Wasserdampf enthält, zur Brennkammer 16 zurückgeführt worden, wie dies vorstehend erwähnt ist. Daher wird die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 aufgrund des Wasserdampfes mit der großen Wärmekapazität verringert. Als Ergebnis kann NOx, das im Abgas enthalten ist, signifikant reduziert werden.
Gemäß der vorstehenden ersten Ausführungsform steuert der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um die Öffnungs- und Verschlusszeit des Abgasventils 13 einzustellen. Das Abgasventil 13 wird nicht nur im Auslasstakt, sondern auch im Einlasstakt geöffnet. Die Brennkammer 16 steht mit der Abgaspassage 23 auch im Einlasstakt in einer Fluidverbindung. Dadurch wird im Einlasstakt ein Teil des Abgases, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, zusammen mit der Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt, zur Brennkammer 16 zurückgeführt. Der Fluidinjektor 41 ist vom Abgasventil 13 in Abgasflussrichtung stromabwärts angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt das Wasser zum Abgas, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, ein bzw. zu. Daher enthält das Abgas, das von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingeführt wird, im Einlasstakt den Wasserdampf. Das Abgas kurz nach dem Auslassen von der Brennkammer 16 zur Abgaspassage 23 hat eine hohe Temperatur. Daher wird das Wasser, das vom Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, durch das Abgas ausreichend verdampft. Eine ausreichende Menge des verdampften Wassers wird in die Brennkammer 16 eingeführt. Der Abgasdruck in der Abgaspassage 23 ist niedriger als der in der Brennkammer 16. Somit ist es nicht erforderlich, den Druck des Wassers, das zum Abgas hinzuzufügen ist, zu erhöhen. Die Konfiguration des Wasserzuführabschnitts einschließlich des Kraftstoffinjektors 41 kann vereinfacht werden.
Darüber hinaus wird gemäß der ersten Ausführungsform das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, mit dem Abgas in die Brennkammer 16 eingeführt. Das heißt, das Abgas wird in die Brennkammer 16 rückgeführt, nachdem das Wasser zum Abgas hinzugefügt wurde. Daher wird das Wasser, das zu dem Abgas hinzugefügt wurde, mit dem Abgas im Einlasstakt nach dem Arbeitstakt in die Brennkammer 16 eingeführt. Das Wasser verringert die Verbrennungstemperatur im Arbeitstakt, nachdem das Wasser zum Abgas hinzugefügt wurde. Daher kann das Wasser mit hoher Reaktionsfähigkeit gemäß der Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge und der Veränderung der Kraftstoffverbrennungstemperatur umgehend hinzugefügt werden.
Wie vorstehend beschrieben wird das Wasser gemäß der ersten Ausführungsform, das durch den Kraftstoffinjektor 41 hinzugefügt wird, der Wasserdampf und wird zur Brennkammer 16 mit dem Abgas zurückgeführt. Daher wird die Verbrennungstemperatur im Verdichtungstakt aufgrund des Wasserdampfes mit der hohen Wärmekapazität verringert. Das NOx, das im Abgas enthalten ist, kann signifikant reduziert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Wassermenge, die zum Abgas hinzugefügt wird, durch den Fluidinjektor 41 basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, erstellt. Somit wird die Wassermenge, die zum Abgas hinzugefügt wird, gemäß der Last der Brennkraftmaschine 10 verändert. Das heißt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge stärker erhöht wird, wird die Wassereinspritzmenge stärker verringert. Somit kann die NOx-Menge, die im Abgas enthalten ist, ohne Bezugnahme auf die Last der Brennkraftmaschine 10 genau reduziert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird das hinzugefügte Wasser vollständig verdampft, da die Wassermenge, die zum Abgas vom Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, basierend auf der Abgastemperatur erstellt wird. Das gesamte hinzugefügte Wasser kann zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und/oder der Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt basierend auf dem Antriebs- bzw. Ansteuerzustand des Maschinenkörpers 11 erstellt. Wenn die Last der Verbrennungsmaschine 10 größer wird, wird die Abgasmenge, die zur Brennkammer 16 zurückgeführt wird, stärker erhöht. Daher ist es, wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer ist, erforderlich, die Ventilöffnungsdauer zu verlängern und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 zu vergrößern. Als Ergebnis kann das Abgas der angemessenen Menge mit dem Wasser gemäß der Last der Brennkraftmaschine 10 zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Fluidinjektor 41 stromaufwärts vom Turbolader 15 in Abgasdurchflussrichtung angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt das Wasser zum Abgas einer hohen Temperatur ein, welches noch nicht durch den Turbolader 15 passiert ist. Dadurch wird die Verdampfung des eingespritzten Wassers beschleunigt. Genauer gesagt ist in der ersten Ausführungsform der Fluidinjektor 41 an der Abzweigungsleitung 21, welche nahe dem Abgasventil 13 ist, vorgesehen. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 eingespritzt wird, ausreichend durch das Abgas einer hohen Temperatur verdampft, kurz nachdem das Abgas von der Brennkammer 16 ausgelassen wurde. In solch einem Fall, in welchem der Fluidinjektor 41 an der Abzweigungsleitung 21 vorgesehen ist, steuert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 den Fluidinjektor 41 derart, dass der Fluidinjektor 41 das Wasser einspritzt, bevor das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23 in der letzten Stufe des Auslasstakts schließt. In der letzten Stufe eines Auslasstakts wird das Abgas, das von der Brennkammer 16 zur Abgaspassage 23 ausgelassen wird, auf einer hohen Temperatur gehalten und sein Druck wird verringert. Daher muss der Wasserzuführabschnitt einschließlich des Kraftstoffinjektors 41 keine Struktur bzw. keinen Aufbau aufweisen, welcher einem hohen Druck standhält. Der Aufbau kann vereinfacht werden. In der letzten Stufe des Auslasstakts wird die Durchflussgeschwindigkeit des Abgases, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, verringert. Somit verbleibt das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 eingespritzt wird, um den Fluidinjektor 41. Als Ergebnis wird das Abgas, das Wasserdampf enthält, zur Brennkammer 16 zurückgeführt, wenn das Abgasventil 13 im Einlasstakt geöffnet wird. Ferner wird ein Abstand zwischen dem Kraftstoffinjektor 41, der an der Abzweigungsleitung 21 vorgesehen ist, und der Brennkammer 16 kürzer. Daher wird das Abgas, zu welchem im Auslasstakt Wasser hinzugefügt wird, im sukzessiven Einlasstakt umgehend in die Brennkammer 16 eingeführt. Als Ergebnis verringert das Abgas, zu welchem das Wasser hinzugefügt wird, die Verbrennungstemperatur im sukzessiven Arbeitstakt. Daher kann die Reaktionsfähigkeit bezüglich der Kraftstoffeinspritzmenge verbessert werden und das NOx, das im Abgas enthalten ist, kann weiter reduziert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Mit Bezug auf 8 wird anschließend eine zweite Ausführungsform der Brennkraftmaschine beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform ist der Fluidinjektor 61 an der Sammelleitung 22 vorgesehen. Dadurch wird das Abgas, das das Wasser enthält, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, zu jeder der Brennkammern 16 zurückgeführt. Der Fluidinjektor 61 spritzt das Wasser zum Abgas ein, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, durch das Abgas ausreichend verdampft.
In der zweiten Ausführungsform wird das Wasser durch den einzelnen Fluidinjektor 61 eingespritzt. Somit unterscheidet sich die Wassereinspritzungszeit des Fluidinjektors 61 in der zweiten Ausführungsform von der in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform ist der Abstand von der jeweiligen Brennkammer 16 zum Fluidinjektor 61 größer als der in der ersten Ausführungsform. Daher dauert es länger, bis das Abgas, welches das Wasser enthält, von dem Fluidinjektor 61 zur Brennkammer 16 zurückgeführt wird. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert den Fluidinjektor 61 an, wenn jede der Brennkammern 16 in der frühen Stufe oder der mittleren Stufe des Auslasstakts ist. Darüber hinaus steuert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 in einem Fall, in welchem der Maschinenkörper 11 vier Zylinder aufweist, den Fluidinjektor 61 derart, dass der Fluidinjektor 61 das Wasser einspritzt, wenn sich die Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 um 180° dreht. Dadurch wird das Abgas, welches das Wasser enthält, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, im entsprechenden Einlasstakt zu jeder Brennkammer 16 zurückgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, spritzt der einzelne Fluidinjektor 61 gemäß der zweiten Ausführungsform das Wasser in das bzw. zu dem Abgas ein. Daher wird eine Anzahl an Fluidinjektoren im Vergleich zur ersten Ausführungsform reduziert werden, und die Konfiguration kann entsprechend vereinfacht werden. Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform zu dem Abgas, das durch die Sammelleitung 22 strömt, das Wasser hinzugefügt. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 61 hinzugefügt wird, durch das Abgas einer hohen Temperatur ausreichend verdampft. Das Abgas, das viel Wasser enthält, kann zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.
[Weitere Ausführungsformen]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Ausführungsformen angewandt werden.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird das Abgas von der Abgaspassage 23 durch Öffnen des Abgasventils 13 im Einlasstakt zur Brennkammer 16 zurückgeführt. Die Brennkraftmaschine 10 kann jedoch auch ein externes EGR-System 70 aufweisen, wie es in 9 dargestellt ist. Das EGR-System 70 weist eine EGR-Leitung 71, ein EGR-Ventil 72, einen EGR-Kühler 73 und dergleichen auf. Die EGR-Leitung 71 definiert darin eine EGR-Passage. Ein Ende der EGR-Passage ist mit der Abgaspassage 23 verbunden und das andere Ende ist mit der Einlasspassage 28 verbunden. Das EGR-Ventil 72 ist in der EGR-Passage angeordnet, um die Einlassluftmenge, welche durch die EGR-Passage zur Einlasspassage 28 zurückgeführt wird, einzustellen. Der EGR-Kühler 73 kühlt das Abgas, das zur Einlasspassage 28 zurückgeführt wird. Wie vorstehend kann die Verbrennungstemperatur gemäß der Brennkraftmaschine 10, die mit dem externen EGR-System 70 vorgesehen ist, durch das Abgas, das durch das externe EGR-System 70 zurückgeführt wird, verringert werden, zusätzlich zu der Temperaturverringerung aufgrund des hinzugefügten Wassers.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist eine Dieselmaschine mit vier Zylindern als der Maschinenkörper 11 vorgesehen. Der Maschinenkörper 11 ist jedoch nicht auf eine Dieselmaschine mit vier Zylindern beschränkt. Beispielsweise kann auch ein Ottomotor vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11-82182 A [0003, 0003, 0003]
JP 2005-147046 A [0003, 0004]

Claims

Brennkraftmaschine, aufweisend: einen Maschinenkörper (11), der eine Mehrzahl von Brennkammern (16) definiert; ein Abgassystem (12), das mit dem Maschinenkörper (11) zum Definieren einer Abgaspassage (23) verbunden ist, durch welche ein Abgas, das von jeder der Brennkammern (16) ausgelassen wird, strömt; ein Abgasventil (13), das zwischen jeder der Brennkammern (16) und den Abgaspassagen (23) öffnet und schließt; ein Fluidadditionsabschnitt (41, 61), der von dem Abgasventil (13) stromabwärts in einer Abgasdurchflussrichtung zur Hinzufügung eines nicht-brennbaren Fluids, welches Wasser enthält, zum Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt, angeordnet ist; einen Abgasventilsteuerabschnitt (42, 55) zum derartigen Steuern einer Öffnungs- und Verschlusszeit des Abgasventils (13), dass das Abgasventil (13) geöffnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Brennkammer (16) und den Abgaspassagen (23) herzustellen, wenn die Brennkammer (16) in einem Auslasstakt ist, und das Abgasventil (13) geöffnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Brennkammer (16) und den Abgaspassagen (23) herzustellen, um das Abgas einschließlich des nicht-brennbaren Fluids in die Brennkammer (16) zurückzuführen, wenn die Brennkammer (16) in einem Einlasstakt ist; und einen Fluidadditionssteuerabschnitt (51) zum Steuern einer Hinzufügung des nicht-brennbaren Fluids von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) zum Erfassen eines Antriebszustands des Maschinenkörpers (11); und einen Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt (53) zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers (11), der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) erfasst wird, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) eine Menge des nicht-brennbaren Fluids definiert, welche von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zum Abgas hinzugefügt wird, basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt (53) berechnet wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Abgastemperatursensor (58) zum Erfassen einer Temperatur des Abgases, das durch die Abgaspassage (53) strömt, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) eine Menge des nicht-brennbaren Fluids definiert, welche von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zum Abgas hinzugefügt wird, basierend auf der Temperatur des Abgases, die durch den Abgastemperatursensor (58) erfasst wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Abgasventilsteuerabschnitt (42, 55) einen Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, einen Arbeitswinkel und/oder einen Anhebebetrag des Abgasventils (13) basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers (11), der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) erfasst wird, definiert.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Turbolader (15), der Einlassluft, welche in die Brennkammer (16) eingeführt wird, mit dem Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt, auflädt, wobei der Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zwischen dem Maschinenkörper (11) und dem Turbolader (15) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei das Abgassystem (12) Abzweigungsleitungen (21) und eine Sammelleitung (22) aufweist, wobei ein Ende einer Abzweigungsleitung (21) mit jeweils einer der Brennkammern (16) verbunden ist und ein anderes Ende der Abzweigungsleitung (21) mit der Sammelleitung (22) verbunden ist, und der Fluidadditionsabschnitt (41) an jeder der Abzweigungsleitungen (21) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) den Fluidadditionsabschnitt (41) derart steuert, dass der Fluidadditionsabschnitt (41) das nicht-brennbare Fluid einspritzt, bevor das Abgasventil (13) in einer letzten Stufe eines Auslasstakts zwischen der Brennkammer (16) und der Abgaspassage (23) schließt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei das Abgassystem (12) Abzweigungsleitungen (21) und eine Sammelleitung (22) aufweist, wobei ein Ende einer Abzweigungsleitung (21) mit jeweils einer der Verbrennungskammern (16) verbunden ist und ein anderes Ende der Abzweigungsleitung (21) mit der Sammelleitung (22) verbunden ist, und der Fluidadditionsabschnitt (61) an der Sammelleitung (22) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) den Fluidadditionsabschnitt (41) derart steuert, dass der Fluidadditionsabschnitt (41) das nicht-brennbare Fluid einspritzt, nachdem das Abgasventil (13) in einer frühen Stufe eines Auslasstakts zwischen der Brennkammer (16) und der Abgaspassage (23) öffnet.