DE102014017162B4 - Benzindirekteinspritzungsmotor, Steuerungsvorrichtung dafür und Verfahren zum Betreiben eines Direkteinspritzungsmotors - Google Patents

Benzindirekteinspritzungsmotor, Steuerungsvorrichtung dafür und Verfahren zum Betreiben eines Direkteinspritzungsmotors Download PDF

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Abstract

Benzindirekteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper (1) mit zumindest einem Zylinder (11); einen Injektor (33) zum Einspritzen von Kraftstoff, der zumindest Benzin enthält, in den Zylinder (11), und der so konfiguriert ist, dass je größer ein Hubbetrag des Injektors (11) ist, desto größer ein Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich (41) des Injektors (33) wird; und einen Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) zum Ändern von Einspritzmodi des Injektors (33) durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors (33) und eines Einspritzintervalls des Kraftstoffs, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) konfiguriert ist, gemäß einem Betriebszustand des Motors zumindest umzuschalten zwischen: einem ersten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem geringen Hubbetrag des Injektors (33), und einem zweiten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem größeren Hubbetrag des Injektors (33) als denjenigen des ersten Einspritzmodus.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegend offenbarte Technologie betrifft einen Benzindirekteinspritzungsmotor, eine Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung dafür und Verfahren zum Betreiben eines Direkteinspritzungsmotors.
  • STAND DER TECHNIK
  • Beispielsweise beschreibt das Patentdokument 1 einen Motor, bei dem ein Inneres eines Brennraums in einen zentralen Brennraum und einen Hauptbrennraum durch einen Hohlraum, der an einer unteren Fläche bzw. Oberfläche eines Zylinderkopfs vertieft bzw. ausgespart ist, und einen Vorsprungsteil unterteilt ist, der mit einer Konvexität an einer Kolbenkronenfläche bzw. -oberfläche versehen ist, um eine theoretische Wärmeeffizienz eines Benzinmotors vom Fremdzündungstyps bzw. Ottomotors zu verbessern, und wobei ein Verdichtungsverhältnis des Gesamtbrennraums hoch auf bis zu 16:1 festgelegt ist, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des zentralen Brennraums relativ reich festgelegt ist und innerhalb des Hauptbrennraums relativ mager festgelegt ist, so dass der Brennraum des Motors insgesamt ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch aufweist.
  • Zudem offenbart beispielsweise das Patentdokument 2 eine Technologie, bei der eine Fläche bzw. Oberfläche, welche die Brennräume eines Motors unterteilt und bildet, aus Wärmedämmmaterialien besteht, einschließlich einer großen Anzahl an Blasen, und zwar im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmeeffizienz durch Verringerung des Kühlverlusts. Das Verdichtungsverhältnis des Motors ist 16 in Patentdokument 2.
  • VERWANDTE TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1 Nicht geprüfte japanische Patentanmeldungsschrift JP H09-217 627 A
    • Patentdokument 2 Nicht geprüfte japanische Patentanmeldungsschrift JP 2009-243 355 A
  • US 2004/0 123 833 A1 offenbart einen direkteinspritzenden Motor mit einem Niedriglast-Schichtladeverbrennungsbetriebsbereich und einem Hochlast-Schichtladeverbrennungsbetriebsbereich.
  • DE 10 2010 014 824 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine, bei dem eine Einspritztiefe eines Einspritzstrahls eines Injektors selektiv verringert wird.
  • Die nachveröffentlichte DE 10 2012 210 377 A1 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur eines Zuordnungsfehlers zwischen einem Kraftstoffspray und einer Funkenstrecke in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine.
  • JP 2013-68 148 A beschreibt einen fremdgezündeten direkteinspritzenden Motor, bei dem eine Periode des Einspritzens von Kraftstoff von einer finalen Stufe des Kompressionshubs bis zur frühen Stufe des Expansionshubs reicht.
  • DE 11 2012 003 727 T5 beschreibt einen Benzineinspritzmotor und ein Verfahren zur Kontrolle des Benzineinspritzmotors mit einem Zündunterstützungsabschnitt, um eine selbstzündende Verbrennung des Kraftstoffs zu unterstützen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
  • Um einen Kühlverlust zu verringern, wie bei dem Motor, der in dem Patentdokument 2 beschrieben ist, kann zusätzlich oder an Stelle des Isolierens einer Wandfläche bzw. -oberfläche des Brennraums, zusammen mit der Bildung einer Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in einem zentralen Teil im Inneren des Brennraums, eine Wärmedämmgasschicht (beispielsweise eine Gasschicht, die Frischluft und Abgas enthält) an der Peripherie bzw. dem Rand bzw. Umfang der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet werden. Während ein Kontakt der Verbrennungsflamme mit den Wandflächen des Brennraums verhindert bzw. eingeschränkt wird, wobei die Wärmedämmgasschicht zwischen der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und der Wandfläche des Brennraums eingreift bzw. dazwischen ist, wird der Kühlverlust durch die Funktion der Dämmgasschicht selbst verringert, da die Dämmschicht zwischen einer Verbrennungsflamme und den Wandflächen des Brennraums eingreift bzw. dazwischen ist.
  • Obwohl die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in dem zentralen Teil des Brennraums enthalten sein kann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ gering ist, kann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, der Kraftstoffnebel großflächig in der Richtung der Kraftstoffeinspritzung verteilt werden und die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht kann die Wandfläche des Brennraums berühren. Daher wird es schwierig, die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht zu bilden. Da insbesondere ein Motor, wie der in Patentdokument 2 beschriebene Motor, der mit einem hohen geometrischen Verdichtungsverhältnis bereitgestellt ist, eine geringe Kapazität in dem Brennraum aufweist, wenn ein Kolben an einem oberen Totpunkt positioniert ist, kann die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht bei solch einem Motor die Wandfläche des Brennraums besonders leicht kontaktieren. Um sicher zu gehen, dass sich die Wärmedämmgasschicht im Inneren des Brennraums bildet, ist eine neue Kraftstoffeinspritzungstechnologie erforderlich, welche die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums zu bilden ist, durch Einstellen der Ausdehnung des Kraftstoffnebels steuern bzw. regulieren kann.
  • Da solch eine Technologie, welche die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht im Inneren des Brennraums steuert bzw. reguliert, eine räumliche Steuerung bzw. Regulierung der Verteilung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Inneren des Brennraums ermöglicht, ist es möglich, solch eine Technologie nicht nur zum Zwecke des Bildens der oben erwähnten Wärmedämmgasschicht zu verwenden, sondern auch für verschiedene andere Zwecke.
  • Angesichts dieser Probleme ist der Zweck der hierin offenbarten Technologie, die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im inneren des Brennraums gebildet wird, zu steuern bzw. regulieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass das Einstellen von zwei Parametern, nämlich der verschiedenen Größen des Moments des Kraftstoffnebels, der in den Brennraum einzuspritzen ist, und der Größe des Unterdruckbereichs, der in dem Brennraum gemäß Hochgeschwindigkeitsströmen des Kraftstoffnebels gebildet wird, durch Ändern der Partikelgröße des Kraftstoffnebels und des Kraftstoffeinspritzungsintervalls es ermöglicht, die Ausdehnung der Kraftstoffeinspritzung im Inneren des Brennraums in zwei unabhängige Richtungen zu verändern, welche in der Richtung der Kraftstoffeinspritzwelle (diese Richtung ist äquivalent zu der Richtung der Mittelachse eines Injektors) und in einer radialen Richtung mit der Kraftstoffeinspritzwelle als ein Zentrum sind, wodurch man zu der hierin offenbarten Technologie gelangt.
  • Insbesondere betrifft die hierin offenbarte Technologie einen Benzindirekteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper mit zumindest einem Zylinder; einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, der zumindest Benzin enthält, in den Zylinder, und der so konfiguriert ist, dass je größer ein Hubbetrag des Injektors ist, desto größer ein Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich des Injektors wird; und einen Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil zum Verhindern bzw. Einschränken eines Kraftstoffeinspritzaspekts des Injektors. Der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil ändert Einspritzmodi des Injektors durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors und eines Einspritzintervalls des Kraftstoffs, und schaltet gemäß einem Betriebszustand des Motors zwischen einem ersten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem geringen Hubbetrag des Injektors, und einem zweiten Einspritzmodus um, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem größeren Hubbetrag des Injektors als denjenigen des ersten Einspritzmodus.
  • Der Öffnungsbereich des Injektors für die Kraftstoffeinspritzung wird größer, wenn bzw. in dem Maße wie der Hubbetrag größer wird, so dass die Partikelgröße der Kraftstoffeinspritzung größer wird. Das bedeutet, dass das Moment der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffeinspritzung größer wird. Andererseits wird der Öffnungsbereich des Kraftstoffinjektors kleiner, wenn bzw. in dem Maße wie der Hubbetrag des Injektors geringer wird, so dass die Partikelgröße des Kraftstoffnebels kleiner wird. Das bedeutet, dass das Moment des in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffnebels geringer wird.
  • Zudem tritt ein Bereich, der gemäß dem Coanda-Effekt ein Unterdruckbereich wird, nahe der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum auf. Wenn das Kraftstoffeinspritzintervall klein ist, dehnt sich der Unterdruckbereich in der Richtung der Mittelachse aus, während der Unterdruck auf Grund der erfolgreichen Kraftstoffeinspritzungen beibehalten wird. Wenn hingegen das Kraftstoffeinspritzintervall groß ist, kann der Druck des Unterdruckbereichs vor der nächsten Kraftstoffeinspritzung wiederhergestellt werden und daher wird der Unterdruckbereich relativ klein, ohne sich in der Richtung der Mittelachse auszudehnen.
  • Folglich können die Partikelgröße des Kraftstoffnebels, der in den Brennraum einzuspritzen ist, und die Größe des Unterdruckbereichs im Inneren des Brennraums verändert werden, indem der Hubbetrag des Injektors und das Kraftstoffeinspritzintervall verändert werden.
  • Bei dem ersten Einspritzmodus, der die mehreren Kraftstoffeinspritzungen mit dem relativ geringen Hubbetrag des Injektors und dem relativ kleinen Kraftstoffeinspritzintervall beinhaltet, erstreckt sich wie oben erwähnt der Unterdruckbereich in der Mittelachsenrichtung der Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffnebel strömt in der Mittelachsenrichtung, da er durch den Unterdruck auf Grund der geringen Partikelgröße und des geringen Moments des Kraftstoffnebels gezogen wird. Während verhindert bzw. eingeschränkt wird, dass sich der Kraftstoffnebel nach außen in der radialen Richtung die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung kreuzend ausdehnt, wird die Ausdehnung in der Mittelachsenrichtung gefördert. Auf diese Weise wird bei dem ersten Einspritzmodus eine Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht mit einer so zu sagen vertikal langen Form gebildet, die sich entlang der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung ausdehnt, anstatt sich nach außen in der radialen Richtung auszudehnen.
  • Bei dem zweiten Einspritzmodus, der die mehreren Kraftstoffeinspritzungen mit dem relativ großen Hubbetrag des Injektors und dem relativ großen Kraftstoffeinspritzintervall beinhaltet, wird wie oben erwähnt der Unterdruckbereich klein und der Kraftstoffnebel dehnt sich nach außen in der radialen Richtung aus, ohne durch den Unterdruck der Mittelachsenseite auf Grund der großen Partikelgraße und des großen Moments des Kraftstoffnebels gezogen zu werden. Während verhindert bzw. eingeschränkt wird, dass sich der Kraftstoffnebel in der Mittelachsenrichtung der Kraftstoffeinspritzung ausdehnt, wird die Ausdehnung nach außen in der radialen Richtung der Mittelachsenrichtung gefördert. Auf diese Weise wird bei dem zweiten Einspritzmodus die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht mit einer so genannten horizontal langen Form gebildet, die sich nach außen in der radialen Richtung ausdehnt, anstatt sich entlang der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung auszudehnen.
  • Da der erste Einspritzmodus und der zweite Einspritzmodus unterschiedliche Formen der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht im Inneren des Brennraums bilden können, kann die Bildung der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht im Inneren des Brennraums optimiert werden, indem zwischen dem ersten Einspritzmodus und dem zweiten Einspritzmodus gemäß der Betriebszustand des Motors umgeschaltet wird.
  • Gemäß dem Betriebszustand des Motorkörpers kann der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil ferner konfiguriert sein, eine Kraftstoffeinspritzung in einem dritten Einspritzmodus durchzuführen, bei dem die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu dem ersten Einspritzmodus verringert ist und bei dem zumindest eine Kraftstoffeinspritzung mit einem größeren Hubbetrag als demjenigen des ersten Einspritzmodus durchgeführt wird.
  • Durch Durchführen der Kraftstoffeinspritzung mit dem größeren Hubbetrag als demjenigen des ersten Einspritzmodus wird die Partikelgröße der Kraftstoffeinspritzung relativ groß, wodurch es schwierig ist, den Kraftstoffnebel zu dem Unterdruckbereich zu ziehen, so dass sich der Kraftstoffnebel leicht nach außen in der radialen Richtung ausdehnt. Durch Hinzufügen einer Kraftstoffeinspritzung, die einen relativ großen Hubbetrag im Vergleich zu der Kraftstoffeinspritzung durch den ersten Einspritzmodus aufweist, dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die gebildet wird, verglichen mit dem ersten Einspritzmodus stärker nach außen in der radialen Richtung aus. Durch Erhöhen der Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen mit dem großen Hubbetrag dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die gebildet wird, sogar noch weiter nach außen in der radialen Richtung aus. Daher kann die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht präzise und minutiös gesteuert bzw. reguliert werden. Durch Einstellen des Hubbetrags, der hinzuzufügen ist, und/oder der Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen, die zu dem ersten Einspritzmodus hinzuzufügen sind, zusammen mit dem Einschränken der Einspritzung durch den ersten Einspritzmodus, kann beispielsweise durch Durchführen einer Kraftstoffeinspritzung mit einem größeren Einspritzintervall als demjenigen des ersten Einspritzmodus und Verringern der Anzahl an Einspritzungen durch den ersten Einspritzmodus die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht noch minutiöser gesteuert bzw. reguliert werden.
  • Der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil kann zumindest eine Kraftstoffeinspritzung hinzufügen, die ein größeres Einspritzintervall als demjenigen des ersten Einspritzmodus für die Kraftstoffeinspritzung durch den ersten Einspritzmodus aufweist, und zwar gemäß dem Betriebszustand des Motorkörpers.
  • Durch Durchführen der Kraftstoffeinspritzung mit dem größeren Einspritzintervall als demjenigen des ersten Einspritzmodus wird der Unterdruckbereich relativ klein. Da es schwierig ist, den Kraftstoffnebel zu dem Unterdruckbereich zu ziehen, dehnt sich der Kraftstoffnebel leicht nach außen in der radialen Richtung aus. Durch Hinzufügen der Kraftstoffeinspritzung, die das relativ große Einspritzintervall für die Kraftstoffeinspritzung durch den ersten Einspritzmodus aufweist, dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die gebildet wird, weiter nach außen in der radialen Richtung aus als in dem ersten Einspritzmodus. Durch Erhöhen der Anzahl hinzugefügter Kraftstoffeinspritzungen, die einen größeren Hubbetrag aufweisen, dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die gebildet wird, zudem weiter nach außen in der radialen Richtung aus. Auf diese Weise kann durch Einstellen des Einspritzintervalls der hinzuzufügenden Kraftstoffeinspritzung und/oder der Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen, die zu dem ersten Einspritzmodus hinzuzufügen sind, die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht präziser und minutiöser gesteuert bzw. reguliert werden.
  • Zusätzlich kann der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil zumindest eine Kraftstoffeinspritzung hinzufügen, die einen größeren Hubbetrag und ein größeres Einspritzintervall als die Kraftstoffeinspritzungen des ersten Einspritzmodus aufweisen, und zwar gemäß dem Betriebszustand des Motorkörpers. Mit anderen Worten kann der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil eine Kraftstoffeinspritzung des Typs, der in dem zweiten Einspritzmodus durchgeführt wird, zu der Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmodus hinzufügen. Diese modifizierte Kraftstoffeinspritzung kann als ein dritter Einspritzmodus bezeichnet werden. Auch in diesem Fall dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die gebildet wird, weiter nach außen in der radialen Richtung aus als in dem ersten Einspritzmodus.
  • Der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil kann Kraftstoff in den Zylinder für den Injektor während des Zeitraums ab einem späten Stadium eines Verdichtungshubs bis zu einem frühen Stadium eines Expansionshubs einspritzen, so dass eine Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in einem zentralen Teil im Inneren des Brennraums gebildet wird und eine Wärmedämmgasschicht an der Peripherie bzw. dem Rand bzw. Umfang der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet wird, und wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil den zweiten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge eine zweite vorbestimmte Größe übersteigt, die mehr als ein erste vorbestimmte Größe ist, und der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil den ersten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht mehr als die erste vorbestimmte Größe ist.
  • Durch Einspritzen des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders (das heißt dem Brennraum), nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt des Zeitraums zwischen dem späten Stadium des Verdichtungshubs und dem frühen Stadium des Expansionshubs, kann die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet werden und die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht kann in dem zentralen Teil im Inneren des Brennraums gebildet werden. Indem man das Verhältnis (S/V-Verhältnis) eines Flächenbereichs (S) zu einem Volumen (V) der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht klein macht, während ein Wärmeübertragungsbereich mit der Peripheriegasschicht klein wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, verhindert bzw. schränkt die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht den Kontakt der Verbrennungsflamme mit der Wandfläche des Brennraums ein und fungiert als die Wärmedämmschicht, die zwischen der Verbrennungsflamme und der Wandfläche des Brennraums eingreift bzw. dazwischen ist; daher wird es vorteilhaft für die Verringerung des Wärmeverlusts und, durch Ausdehnung, die Verbesserung der Wärmeeffizienz.
  • Der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil legt den ersten Einspritzmodus fest, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht mehr als die erste vorbestimmte Größe ist. Auf diese Weise wird die im Inneren des Brennraums zu bildende Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht eine vertikal lange Form entlang der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung, und die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie kann mit Sicherheit gebildet werden. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge die zweite vorbestimmte Größe überschreitet, mit anderen Worten wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, wird andererseits der zweite Einspritzmodus festgelegt. Auf diese Weise wird die im Inneren des Brennraums gebildete Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht eine horizontal lange Form, die sich in einer radialen Richtung relativ zu der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzung ausdehnt, und die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie kann mit Sicherheit gebildet werden.
  • Ungeachtet der Größe der Kraftstoffeinspritzmenge kann daher eine Verringerung des Kühlverlusts und eine Verbesserung der Wärmeeffizienz bereitgestellt werden, indem die Wärmedämmgasschicht im Inneren des Brennraums gebildet wird.
  • Während der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Wärmedämmgasschicht im Inneren des Brennraums bilden kann, wenn der Betriebszustand des Motors in einem Vorbestimmten von Niedriglastbereich oder Mittellastbereich ist, legt der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil den ersten Einspritzmodus fest, wenn der Betriebszustand des Motors in dem Niedriglastbereich ist, und legt den zweiten Einspritzmodus fest, wenn der Betriebszustand des Motors in dem Mittellastbereich ist.
  • Wenn der Betriebszustand des Motorkörpers in dem Bereich der niedrigen Last ist und die Kraftstoffeinspritzmenge relativ gering ist, kann der erste Einspritzmodus festgelegt werden, und wenn der Betriebszustand des Motorkörpers in dem Bereich der mittleren Last ist und die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, kann der zweite Einspritzmodus festgelegt werden. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht so groß ist, da die Motorlast niedriger ist als eine hohe Last, können dadurch die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Wärmedämmgasschicht gebildet werden; daher kann die Verringerung des Kühlverlustes bereitgestellt werden.
  • Der Injektor kann ein nach außen öffnender Ventiltyp sein, der den Kraftstoffnebel im Wesentlichen in einer Hohlkegelform einspritzt, und kann im Wesentlichen an der Mittelachse des Zylinders an der Deckenfläche bzw. -oberfläche des Brennraums angeordnet sein, und eine Konkavität kann an dem Kolbenkopf oder der Kronenfläche des Kolbens gegenüberliegend von bzw. entgegengesetzt zu dem Injektor gebildet sein.
  • Bei dieser Konfiguration stimmt die Mittelachse des Brennraums (das heißt die Mittelachse des Injektors) im Wesentlichen mit der Richtung der Mittelachse des Zylinders überein und der Injektor spritzt den Kraftstoff von der Deckenfläche des Brennraums zu der Kolbenkronenfläche ein. Durch Bilden der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die sich in der Mittelachsenrichtung des Zylinders ohne große Ausdehnung nach außen in der radialen Richtung ausdehnt, berührt daher in dem ersten Einspritzmodus die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht weder die Innenwand des Zylinders noch die Kolbenkronenfläche, an welcher die Konkavität gebildet ist, so dass die Wärmedämmgasschicht mit Sicherheit gebildet werden kann. In dem zweiten Einspritzmodus jedoch, da sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht nach außen in der radialen Richtung ausdehnt, berührt sie weder die Kolbenkronenflächen, an welcher die Konkavität gebildet ist, noch die Innenwand des Zylinders, so dass die Wärmedämmgasschicht mit Sicherheit gebildet werden kann.
  • Bevorzugter wird wie oben erwähnt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ gering ist, der erste Einspritzmodus festgelegt, und wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, wird der zweite Einspritzmodus festgelegt. Mit anderen Worten kann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ gering ist, die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht leicht in dem zentralen Teil des Brennraums gebildet werden, und wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, dehnt sich die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht besonders in der Richtung entlang der Mittelachse des Zylinders aus und tendiert dazu, die Pistonkolbenfläche zu berühren. Demzufolge wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, durch Festlegen des zweiten Einspritzmodus die Ausdehnung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Richtung entlang der Mittelachse des Zylinders eingeschränkt bzw. verhindert, während die Auswärtsausdehnung der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in der radialen Richtung gefördert wird. Durch Vermeiden, dass die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht die Kolbenkronenfläche berührt, wird es möglich zu vermeiden, dass sie die Innenwand des Zylinders berührt. Das heißt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, kann die Wärmedämmgasschicht mit Sicherheit gebildet werden.
  • Das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers kann mehr als näherungsweise 15 betragen.
  • Durch Festlegen des geometrischen Verdichtungsverhältnisses des Motorkörpers auf vergleichsweise hoch, wird die Wärmeeffizienz erhöht und dies trägt auf vorteilhafte Weise zu einer Verbesserung bzw. Verringerung des Kraftstoffverbrauchs bei. Wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis jedoch vergleichsweise hoch ist, kann die Form des Brennraums klein werden und es wird schwierig, die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in dem zentralen Teil im Inneren des Brennraums und die Wärmedämmgasschicht an der Peripherie zu bilden; wie oben erwähnt können jedoch durch Umschalten zwischen dem ersten Einspritzmodus und dem zweiten Einspritzmodus ungeachtet der Größe der Kraftstoffeinspritzmenge die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Wärmedämmgasschicht im Inneren des Brennraums mit Sicherheit gebildet werden. Im Ergebnis wird der Kühlverlust verringert und eine weitere Verbesserung der Wärmeeffizienz kann bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung für einen Benzindirekteinspritzungsmotor bereitgestellt, umfassend einen Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil zum Ändern von Einspritzmodi eines Injektors durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors und eines Einspritzintervalls des Injektors, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil konfiguriert ist, gemäß einem Betriebszustand des Motors umzuschalten zumindest zwischen:
    einem ersten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem geringen Hubbetrag des Injektors, und
    einem zweiten Einspritzmodus umschaltet, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem größeren Hubbetrag des Injektors als denjenigen des ersten Einspritzmodus.
  • Vorzugsweise legt der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil den zweiten Einspritzmodus fest, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge eine zweite vorbestimmte Größe überschreitet, die mehr ist als eine erste vorbestimmte Größe, und der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil legt den ersten Einspritzmodus fest, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht mehr als die erste vorbestimmte Größe ist.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Benzindirekteinspritzungsmotors bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    Ändern einer Einspritzmenge und eines Einspritzintervalls eines Injektors des Motors, um den Motor in zumindest einem ersten und einem zweiten Einspritzmodus zu betreiben,
    wobei der erste Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und wobei eine vorbestimmte Einspritzmenge eingespritzt wird, und
    der zweite Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einer Anzahl von Malen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und wobei eine größere Einspritzmenge als diejenigen des ersten Einspritzmodus eingespritzt wird.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Durch Verwendung eines Injektors, der so aufgebaut ist, dass je größer der Hubbetrag ist, desto größer der Öffnungsbereich des Injektors wird, und zwar gemäß der Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung für Benzindirekteinspritzungsmotoren wie oben beschrieben, kann eine Steuerung bzw. Regulierung der Form der im Inneren des Brennraums gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht erzielt werden durch Umschalten zwischen dem ersten Einspritzmodus und dem zweiten Einspritzmodus, wobei der erste Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einem geringen Hubbetrag des Injektors und einem relativ kleinen Kraftstoffeinspritzintervall beinhaltet und der zweiten Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit einem relativ großen Hubbetrag des Injektors und einem relativ großen Kraftstoffeinspritzintervall beinhaltet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Benzindirekteinspritzungsmotor zeigt.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, welche die interne Konfiguration des Injektors zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Betriebskennfelds des Motors zeigt.
  • 4 ist eine Schnittansicht, die konzeptionell die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht zeigt, die im Inneren des Brennraums zu bilden ist.
  • 5 ist ein Diagramm, welches die Ausdehnungsrichtungen des aus dem Injektor eingespritzten Kraftstoffnebels erläutert.
  • 6 ist ein Diagramm, welches das Einspritzintervall des Kraftstoffs zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das den Hubbetrag des Injektors vom sich nach außen öffnenden Ventiltyp zeigt.
  • 8(a) ist ein schematisches Diagramm, das die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zeigt, wenn das Einspritzintervall des Kraftstoffs lang ist, und 8(b) ist ein schematisches Diagramm, das die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zeigt, wenn das Einspritzintervall des Kraftstoffs kurz ist.
  • 9(a) ist ein schematisches Diagramm, das die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zeigt, wenn der Hubbetrag des Injektors gering ist, und 9(b) ist ein schematisches Diagramm, das die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zeigt, wenn der Hubbetrag des Injektors groß ist.
  • 10(a)–(c) sind Diagramme, welche die Kombinationen der Kraftstoffeinspritzmodi und der Formen der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht zeigen, die durch diese Kombinationen im Inneren des Brennraums zu bilden ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen von Benzindirekteinspritzungsmotoren detailliert basierend auf den Figuren beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Benzindirekteinspritzungsmotor 1 (im Folgenden Motor 1) zeigt. Der Motor 1 enthält verschiedene Aktuatoren, die den Motorkörper begleiten bzw. mit diesem verbunden sind, verschiedene Sensoren und eine Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100, welche die Aktuatoren basierend auf Signalen von den Sensoren steuert bzw. regelt.
  • Der Motor 1 ist in einem Fahrzeug, wie einem Automobil installiert, und eine Ausgangs- bzw. Abtriebswelle, in den Figuren nicht dargestellt, ist mit den Antriebsrädern durch ein Getriebe gekoppelt. Das Fahrzeug fährt, indem die Ausgabe des Motors 1 auf die Antriebsräder übertragen wird. Der Motorkörper des Motors 1 enthält einen Zylinderblock 12 und einen Zylinderkopf 13, der an bzw. auf diesem platziert ist, und eine Mehrzahl von Zylindern 11 ist im Inneren des Zylinderblocks 12 gebildet (1 zeigt nur einen Zylinder 11). Ein Wassermantel, in dem das Kühlwasser fließt (in den Figuren nicht gezeigt), ist im Inneren des Zylinderblocks 12 und des Zylinderkopfs 13 gebildet.
  • Ein Kolben 15 ist jeweils in jeden Zylinder 11 verschiebbar eingepasst und eingesetzt. Der Kolben 15 unterteilt einen Brennraum 17 zusammen mit dem Zylinder 11 und dem Zylinderkopf 13. Eine exemplarische Figur zeigt, dass der Brennraum 17 ein sogenannter dachförmiger Brennraum ist und seine Deckenfläche (das heißt die untere Fläche des Zylinderkopfs 13) eine dreieckige dachartige Form aufweist, die aus zwei geneigten Flächen einer Lufteinlassseite und einer Auslassseite gebildet ist. Eine Kronenfläche des Kolbens 15 ist konvex in eine Form gebildet, die im Wesentlichen der Deckenfläche entspricht, und ein Hohlraum 15a (Konkavität) ist an dem zentralen Teil der Kronenfläche gebildet. Zudem können die Formen der Deckenfläche und der Kolben 15 jegliche Form aufweisen, solange das später beschriebene hohe Verdichtungsverhältnis realisiert wird. Beispielsweise können sowohl die Deckenfläche als auch die Kronenflächen des Kolbens 15 (das heißt ein Teil außer dem Hohlraum 15a) so konfiguriert sein, dass sie Flächen aufweisen, die senkrecht relativ zu der Mittelachse des Zylinders 11 sind, oder alternativ kann die Kronenfläche des Kolbens 15 (das heißt ein Teil außer dem Hohlraum 15a) so konfiguriert sein, dass sie eine Fläche aufweist, die senkrecht relativ zu der Mittelachse des Zylinders 11 ist, während die Deckenfläche eine dreieckige dachartige Form wie oben erwähnt aufweist.
  • Zwar ist in 1 nur eine Einlassöffnung bzw. -port gezeigt, aber es ist ersichtlich, dass zwei Einlassöffnungen bzw. -ports 18 an dem Zylinderkopf 13 für jeden Zylinder 11 gebildet sind, von denen jede mit dem Brennraum 17 durch Öffnen zu der unteren Fläche des Zylinderkopfs 13 (das heißt der geneigten Fläche der Lufteinlassseite an der Deckenfläche des Brennraums 17) kommuniziert. Gleichermaßen sind zwei Auslassöffnungen bzw. -ports 19 an dem Zylinderkopf 13 für jeden Zylinder 11 gebildet und jede von ihnen kommuniziert mit dem Brennraum 17 durch Öffnen zu der unteren Fläche des Zylinderkopfs 13 (das heißt der geneigten Fläche der Auslasseite an der Deckenfläche des Brennraums 17). Die Einlassöffnung 18 ist mit dem Einlassdurchgang bzw. -trakt (nicht gezeigt) verbunden, wo die Frischluft strömt, die in den Zylinder 11 eingeleitet wird. Ein Drosselventil 20 zum Einstellen einer Einlassluftströmungsmenge ist in den Einlassdurchgang eingesetzt und der Öffnungsgrad des Drosselventils 20 wird durch Empfang von Steuerungs- bzw. Regelungssignalen von der Motorsteuerung bzw. -regelung 100 eingestellt. Andererseits ist die Auslassöffnung 19 mit dem Auslassdurchgang bzw. -trakt (nicht gezeigt) verbunden, wo das verbrannte Gas (das heißt das Abgas) von jedem Zylinder 11 strömt. Ein Abgasreinigungssystem, in den Figuren nicht gezeigt, das mehr als einen Katalysator aufweisen kann, ist zu dem Auslassdurchgang angeordnet. Jeder Katalysator kann einen Drei-Wege-Katalysator enthalten.
  • Ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 22 sind in dem Zylinderkopf 13 angeordnet, so dass sie die Einlassöffnung 18 und die Auslassöffnung 19 gegen den Brennraum 17 blockieren (verschließen) können. Das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 werden durch einen Einlassventilbetätigungsmechanismus bzw. einen Auslassventilbetätigungsmechanismus angetrieben. Das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 bewegen sich zu einem vorbestimmten Zeitpunkt hin und her und tauschen das Gas im Inneren des Zylinders 11 durch Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 18 bzw. der Auslassöffnung 19 aus. Der Einlassventilbetätigungsmechanismus und der Auslassventilbetätigungsmechanismus, in den Figuren nicht gezeigt, weisen eine Einlassnockenwelle bzw. eine Auslassnockenwelle auf, die jeweils antriebsmäßig mit einer Kurbelwelle des Motors gekoppelt sind, und diese Nockenwellen drehen sich synchron mit der Drehung der Kurbelwelle. Zumindest der Einlassventilbetätigungsmechanismus enthält einen Variable-Phase-Mechanismus (variable Ventilsteuerung VVT; Engl. variable valve timing) 23 vom hydraulischen Typ, elektrische Typ oder mechanischen Typ, der kontinuierlich die Phase der Einlassnockenwelle innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs verändern kann. Ferner kann ein Variabler-Hub-Mechanismus (CVVL; Engl. continuous variable valve lift), der den Ventilhubbetrag kontinuierlich verändern kann, mit dem VVT 23 enthalten sein.
  • Zusätzlich ist eine Zündkerze 31 in dem Zylinderkopf 13 angeordnet. Diese Zündkerze 31 ist fest an dem Zylinderkopf 13 mit einer gut bekannten Struktur, wie einer Gewindebefestigungsstruktur befestigt. In der exemplarischen Figur ist die Zündkerze 31 fest in einer geneigten Ausrichtung zu der Auslassseite gegen die Mittelachse des Zylinders 11 montiert und ihr Spitzenteil ist dem Deckenteil des Brennraums 17 zugewandt. Der Spitzenteil der Zündkerze 31 befindet sich in der Nähe einer Düsenöffnung 41 eines nachstehend erwähnten Injektors 33. Ferner ist die Anordnung der Zündkerze 31 nicht auf diese Anordnung beschränkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Zündkerze 31 eine Plasmazünderkze und ein Zündsystem 32 enthält eine Plasmaerzeugungsschaltung bzw. -kreislauf. Zudem erzeugt die Zündkerze 31 Plasma, indem sie Elektrizität unter Steuerung bzw. Regelung des Zündsystems 32 ableitet, und der Kraftstoff wird entzündet durch Einspritzen des Plasmas in einem Strahlform von der Spitze der Zündkerze 31 in den Zylinder. Das Zündsystem 32 empfängt die Steuerungs- bzw. Regelungssignale von der Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 und schaltet Elektrizität ein, so dass die Zündkerze 31 das Plasma zum beabsichtigten Zündzeitpunkt erzeugt. Zusätzlich ist die Zündkerze 31 nicht auf die Plasmazündkerze beschränkt, sondern kann eine Fremdzündungskerze sein, die häufig verwendet wird.
  • Ein Injektor 33, der den Kraftstoff direkt in den Zylinder (das heißt Innere des Brennraums 17) einspritzt, ist an bzw. auf der Mittelachse des Zylinders 11 des Zylinderkopfs 13 angeordnet. Dieser Injektor 33 ist fest an dem Zylinderkopf 13 unter Verwendung einer gut bekannten Struktur, wie einem Träger bzw. einer Halterung montiert. Eine Spitze des Injektors 33 ist zu der Mitte des Deckenteils des Brennraums 17 hin gewandt.
  • Wie in 2 gezeigt ist der Injektor 33 ein sich nach außen öffnender Ventilinjektor mit einem nach außen öffnenden Ventil 42, das eine Düsenöffnung 41 (eine Öffnung der Kraftstoffeinspritzung) öffnet und schließt, um den Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen. Die Düsenöffnung 41 ist in einer verjüngten Form gebildet, die einen Durchmesser aufweist, der zu einer Spitzenseite hin größer wird, und zwar an einem Spitzenteil eines Kraftstoffschlauchs bzw. -rohrs 43, der bzw. das sich entlang der Mittelachse des Zylinders 11 ausdehnt. Ein Endteil einer Basisendseite des Kraftstoffrohrs 43 ist mit einem Gehäuse 45 verbunden, in dem ein piezoelektrisches Element 44 angeordnet ist. Das sich nach außen öffnende Ventil 42 weist einen Ventilkörper 42a und einen Kopplungsteil 42b auf, der von dem Ventilkörper 42a durch das Innere des Kraftstoffrohrs 43 mit dem piezoelektrischen Element 44 verbunden ist. Ein Teil der Kopplungsteil 42b-Seite des Ventilkörpers 42a weist ungefähr die gleiche Form auf wie die Düsenöffnung 41, und wenn der Teil die Düsenöffnung 41 kontaktiert (das heißt auf der Düsenöffnung sitzt), ist die Düsenöffnung 41 in einem geschlossenen Zustand. Dabei ragt der Teil der Spitzenseite des Ventilkörpers 42a aus dem Kraftstoffrohr 43 heraus.
  • Durch Pressen des sich nach außen öffnenden Ventils 42 zu der Seite des Brennraums 17 in der axialen Richtung des Zylinders 11 durch eine Transformation, die durch das Anlegen einer Spannung bewirkt wird, öffnet das piezoelektrische Element 44 die Düsenöffnung 41 durch Anheben des sich nach außen öffnenden Ventils 42 aus dem geschlossenen Zustand der Düsenöffnung 41. Dabei wird der Kraftstoff aus der Düsenöffnung 41 in den Zylinder eingespritzt, und zwar in einer Kegelform (insbesondere Hohlkegelform), die an der Mittelachse des Zylinders 11 zentriert ist bzw. wird. Der Verjüngungswinkel des Kegels liegt zwischen näherungsweise 90° und näherungsweise 100° (der Verjüngungswinkel des hohlen Teils im Inneren des Hohlkegels beträgt ca. 70°) bei dieser Ausführungsform. Wenn das Anlegen der Spannung an das piezoelektrische Element 44 gestoppt wird, veranlasst das sich nach außen öffnende Ventil 42 die Düsenöffnung 41, wieder in den geschlossenen Zustand zurückzukehren, indem das piezoelektrische Element 44 in seinen vorherigen Zustand zurückgestellt wird. Dabei wird eine Druckschraubenfeder 46, die an der Peripherie bzw. dem Rand des Kopplungsteils 42b im Inneren eines Gehäuses 45 angeordnet ist, so vorgespannt, dass sie das Zurückstellen (Zurückkehren) des piezoelektrischen Elements 44 vorantreibt.
  • Je größer die Spannung ist, die an das piezoelektrische Element 44 angelegt wird, desto größer wird der Hubbetrag, wenn die Düsenöffnung 41 in einem geschlossenen Zustand ist (siehe auch 7). Je größer der Hubbetrag ist, desto größer wird der Öffnungsgrad (das heißt der Einspritzöffnungsbereich) der Düsenöffnung 41, so dass die Partikelgröße des Kraftstoffnebels, der von der Düsenöffnung 41 in den Zylinder einzuspritzen ist, groß wird. Das Ansprechen von dem Piezoelement 44 ist schnell, beispielsweise ist das Durchführen von mehrstufigen Einspritzungen etwa 20 Mal in einem Verbrennungszyklus möglich. Daher sind der oben erwähnte erste Einspritzmodus und zweite Einspritzmodus leicht realisierbar. Der Mechanismus des Antreibens des sich nach außen öffnenden Ventils 42 ist nicht auf das piezoelektrische Element 44 beschränkt.
  • Ein Kraftstoffzufuhrsystem 34 enthält eine elektrische Schaltung zum Antreiben des sich nach außen öffnenden Ventils 42 (piezoelektrisches Element 44) und eine Kraftstoffzufuhrleitung zum Bereitstellen des Kraftstoffs an den Injektor 33. Die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 betätigt bzw. betreibt das piezoelektrische Element 44 und das sich nach außen öffnende Ventil 42 durch die elektrische Schaltung durch Ausgeben der Einspritzsignale, die Spannungen gemäß dem Hubbetrag aufweisen, zu dem vorbestimmten Zeitpunkt an die elektrische Schaltung, und spritzt die beabsichtigte Menge an Kraftstoff in den Zylinder ein. Zum Zeitpunkt einer Nichtausgabe des Einspritzsignals (das heißt wenn die Spannung des Einspritzsignals im Wesentlichen Null ist) ist die Düsenöffnung 41 in dem geschlossenen Zustand des sich nach außen öffnenden Ventils 42. Auf diese Weise wird der Betrieb des piezoelektrischen Elements 44 durch das Einspritzsignal von der Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 gesteuert bzw. geregelt. Somit steuert bzw. regelt die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 den Betrieb des piezoelektrischen Elements 44 und steuert bzw. regelt den Hubbetrag zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die Kraftstoffeinspritzung aus der Düsenöffnung 41 des Injektors 33.
  • Eine Hochdruckkraftstoffpumpe und ein Common Rail (in den Figuren nicht gezeigt) ist in der Kraftstoffzufuhrleitung bereitgestellt, und die Hochdruckkraftstoffpumpe führt den Kraftstoff, der aus dem Kraftstofftank über eine Niederdruckkraftstoffpumpe bereitgestellt wird, zwangsweise zu dem Common Rail, und das Common Rail sammelt den zwangsweise zugeführten Kraftstoff mit einem vorbestimmten Kraftstoffdruck an. Durch Betätigen des Injektors 33 (das heißt das sich nach außen öffnende Ventil 42 wird angehoben) wird der in dem Common Rail angesammelte Kraftstoff aus der Düsenöffnung 41 eingespritzt.
  • Obwohl der Kraftstoff des Motors 1 bei dieser Ausführungsform Benzin ist, kann er Bioethanol etc. enthaltendes Benzin sein, und der Kraftstoff kann jeglicher Kraftstoff sein, so lange er ein flüssiger Kraftstoff ist, der zumindest Benzin enthält.
  • Die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 ist eine Steuerung bzw. Regelung, die auf einem gut bekannten Mikrocomputer basiert, und enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; Engl.: Central Processing Unit) zum Ausführen von Programmen, Speicher, die beispielsweise aus RAM oder ROM etc. zum Speichern von Programmen und Daten bestehen, und einen Eingabe/Ausgabe(I/O)-Bus zum Eingeben und Ausgeben von elektrischen Signalen.
  • Die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 empfängt zumindest ein Signal bezüglich einer Einlassstrommenge von einem Luftstromsensor 71, ein Kurbelwinkelpulssignal von einem Kurbelwinkelsensor 72, ein Gaspedal- bzw. Beschleunigeröffnungssignal von einem Gaspedal- bzw. Beschleunigeröffnungssensor 73 zum Detektieren eines abgestuften Betrags einer Gaspedal- bzw. Beschleunigeröffnung, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 74. Die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 berechnet Steuerungs- bzw. Regelungsparameter des Motors 1 basierend auf diesen Eingangssignalen, beispielsweise ein beabsichtigtes Drosselöffnungssignal, einen Kraftstoffeinspritzpuls, ein Zündsignal, ein Ventilphasenwinkelsignal, etc. Ferner gibt die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 diese Signale an ein Drosselventil 20 (um genau zu sein einen Drosselaktuator zum Bewegen des Drosselventils 20), ein Kraftstoffzufuhrsystem 34 (um genau zu sein die elektrische Schaltung), ein Zündsystem 32, und VVT 23, etc. aus.
  • Das geometrische Verdichtungsverhältnis ε des Motors 1 beträgt näherungsweise 15 oder mehr und näherungsweise 40 oder weniger. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Motor 1 ein relativ hohes Expansionsverhältnis sowie ein hohes Verdichtungsverhältnis auf, und zwar auf Grund der Beziehung, dass das Verdichtungsverhältnis gleich dem Expansionsverhältnis ist. Die Wärmeeffizienz wird verbessert, indem das geometrische Verdichtungsverhältnis hoch gemacht wird.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Brennraum 17 durch die Wandfläche des Zylinders 11, die Kronenfläche des Kolbens 15, die untere Fläche (das heißt die Deckenfläche des Zylinderkopfs 13 und die Flächen jedes Ventilkopfs des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22 unterteilt und gebildet. Zusätzlich ist bei dem Motor 1 der Brennraum 17 wärmegedämmt, indem die Wärmedämmschichten 61, 62, 63, 64 und 65 an diesen Flächen bereitgestellt sind, um einen Kühlverlust zu verringern. Wenn diese Dämmschichten 61 bis 65 nachfolgend allgemein genannt werden, kann zudem das Zeichen „6” für die Dämmschichten vergeben werden. Die Wärmedämmschicht 6 kann an all diesen Teilflächen bereitgestellt sein und kann auch an einem Teil dieser Teilflächen bereitgestellt sein. Zudem ist in einem Beispiel einer Figur die Wärmedämmschicht 61 der Zylinderwandfläche an der Stelle über einem Kolbenring 14 angeordnet, während sich der Kolben 15 an dem oberen Totpunkt befindet (TDC; Engl.: top dead center), so dass der Kolbenring 14 nicht über die Wärmedämmschicht 61 gleitet. Die Wärmedämmschicht 61 der Zylinderwandfläche ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und sie kann an dem gesamten Bereich oder einen Teil des Hubs des Kolbens 15 durch Erweitern bzw. Erstrecken der Wärmedämmschicht 61 nach unten bereitgestellt sein. Zudem kann die Wärmedämmschicht an der Port- bzw. Öffnungswandfläche in der Nähe der Öffnung beider Seiten der Deckenfläche des Brennraums für die Einlassöffnung 18 oder die Auslassöffnungen 19 bereitgestellt sein, obwohl die Wandfläche nicht zum direkten Unterteilen des Brennraums 17 ist. Zusätzlich gibt die Dicke jeder der Wärmedämmschichten 61 bis 65 in 1 nicht die tatsächliche Dicke an und ist rein illustrativ, und sie gibt auch nicht die relative Größenordnung der Dicke der Wärmedämmschicht für jede Fläche an.
  • Die Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 wird detaillierter beschrieben. Wie oben erwähnt, obwohl die Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 aus den Wärmedämmschichten 61 bis 65 besteht, von denen jede an einer jeweiligen Teilfläche bereitgestellt ist, um den Brennraum 17 zu unterteilen, verhindern diese Wärmedämmschichten 61 bis 65, dass das Verbrennungsglied im Inneren des Brennraums 17 durch jede Teilfläche freigesetzt wird, so dass die Wärmeleitfähigkeit niedriger festgelegt ist als diejenige von Metallbasismaterialien, aus denen der Brennraum 17 besteht. Dabei ist der Zylinderblock 12 das Basismaterial für die Wärmedämmschicht 61, die an der Wandfläche des Zylinders 11 bereitgestellt ist, der Kolben 15 ist das Basismaterial für die Wärmedämmschicht 62, die an der Kronenfläche des Kolbens 15 bereitgestellt ist, der Zylinderkopf 13 ist das Basismaterial für die Wärmedämmschicht 63, die an der Deckenfläche des Zylinderkopfs 13 bereitgestellt ist, und das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 sind die Basismaterialien für die Wärmedämmschichten 64 und 65, die an jedem Ventilkopf des Einlassventils 21 bzw. des Auslassventils 22 bereitgestellt sind. Daher ist die Substanz des Basismaterials für den Zylinderblock 12, den Zylinderkopf 13 und den Kolben 15 eine Aluminiumlegierung oder ein Gusseisen, diejenige für das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 ist ein wärmebeständiger Stahl oder ein Gusseisen etc.
  • Zudem ist es wünschenswert, dass die Wärmedämmschicht 6 eine geringere volumetrische spezifische Wärme bzw. Wärmekapazität als diejenige des Basismaterials aufweist, um den Kühlverlust zu verringern. Obwohl die Gastemperatur innerhalb des Brennraums 17 abhängig von dem Fortschreiten des Verbrennungszyklus verändert wird, strömt mit anderen Worten bei einem herkömmlichen Motor ohne Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 das Kühlwasser in dem Wassermantel, der im Inneren des Zylinderkopfs oder des Zylinderblocks gebildet ist, so dass die Temperatur der Fläche, die den Brennraum 17 unterteilt, nahezu konstant gehalten wird, ungeachtet des Fortschreitens des Verbrennungszyklus.
  • Andererseits, da der Kühlverlust durch eine Berechnungsformel: Kühlverlust = Wärmeübertragungskoeffizient × Wärmeübertragungsbereich × (Gastemperatur – Teilflächentemperatur) bestimmt wird, wird der Kühlverlust größer je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Gastemperatur und der Wandflächentemperatur wird. Um den Kühlverlust zu beschränken, obwohl eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Gastemperatur und der Wandflächentemperatur wünschenswert ist, ist es unvermeidbar, dass die Temperaturdifferenz mit der Veränderung der Gastemperatur groß wird, wenn die Temperatur der Teilfläche des Brennraums 17 durch das Kühlwasser nahezu konstant gehalten wird. Daher ist es wünschenswert, dass sich die Temperatur der Teilfläche des Brennraums 17 auf Grund von Änderungen der Gastemperatur innerhalb des Brennraums 17 ändert, und zwar indem die Wärmkapazität der Wärmedämmschicht 6 gering gemacht wird.
  • Die Wärmedämmschicht 6 sollte beispielsweise durch Beschichten eines keramischen Werkstoffs wie ZrO2 durch Plasmasprühen des Basismaterial gebildet sein. Der keramische Werkstoff kann viele Poren enthalten. Dieser Prozess kann die Wärmeleitfähigkeit und die volumetrische spezifische Wärme bzw. Wärmekapazität der Wärmedämmschicht 6 niedriger machen.
  • Zudem ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 1 gezeigt ist, die Wärmedämmschicht an der Einlassöffnung 18 durch integrales bzw. einstückiges Gusseinsetzen einer Port- bzw. Öffnungsauskleidung 181 aus Aluminium-Titanat, die eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und exzellente adiabate Eigenschaften und Wärmebeständigkeit aufweist, an. dem Zylinderkopf 13 bereitgestellt. Wenn die Frischluft durch die Einlassöffnung 18 strömt, kann diese Zusammensetzung bzw. Struktur einen Temperaturanstieg durch Aufnahme von Wärme von dem Zylinderkopf 13 einschränken oder verhindern. Da die Temperatur (die anfängliche Gastemperatur) der Frischluft, die in den Zylinder 11 eingebracht wird, niedrig wird, wird die Gastemperatur bei der Verbrennung niedrig, so dass dies vorteilhaft für das Verringern der Temperaturdifferenz zwischen der Gastemperatur und der Teilfläche des Brennraums 17 ist. Wenn die Gastemperatur bei der Verbrennung niedrig gemacht wird, kann der Wärmeübertragungskoeffizient niedrig gemacht werden, so dass dies für die Verringerung des Kühlverlustes vorteilhaft ist. Es ist anzumerken, dass die Zusammensetzung der Wärmedämmschicht, die in der Einlassöffnung 18 bereitzustellen ist, nicht auf das Gießeinsetzen der Öffnungsauskleidung 181 beschränkt ist.
  • Bei diesem Motor 1 ist wie oben erwähnt das geometrische Verdichtungsverhältnis ε auf 15 ≤ ε ≤ 40 festgelegt. Die theoretische Wärmeeffizienz ηth in dem Otto-Zyklus, der ein theoretischer Zyklus ist, ist ηth = 1 – 1/(εk1), und je höher das Verdichtungsverhältnis ε festgelegt ist, desto höher wird die theoretische Wärmeeffizienz ηth. Die angegebene Wärmeeffizienz des Motors (um genau zu sein weist der Motor keine Wärmedämmstruktur im Inneren des Brennraums auf) erreicht ihren Höhepunkt bei dem vorgeschriebenen geometrischen Verdichtungsverhältnis ε (beispielsweise etwa 15). Selbst wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis höher als das gemacht wird, wird die angegebene Wärmeeffizienz nicht hoch werden, sondern eher sinken. Dies liegt an der Tatsache, dass, wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis hoch gemacht ist, wobei die Kraftstoffmenge und die Einlassmenge konstant bleiben, der Verbrennungsdruck und die Verbrennungstemperatur höher werden je höher das Verdichtungsverhältnis wird. Da wie oben erwähnt der Verbrennungsdruck und die Verbrennungstemperatur hoch werden, erhöht sich der Kühlverlust.
  • Im Gegensatz dazu ist bei diesem Motor 1 wie oben erwähnt die Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 kombiniert, so dass die angegebene Wärmeeffizienz bei dem hohen geometrischen Verdichtungsverhältnis ε hoch wird. Mit anderen Worten wird der Kühlverlust durch die Wärmedämmung des Brennraums 17 verringert, so dass die angegebene Wärmeeffizienz erhöht wird.
  • Andererseits würde nur durch Wärmedämmen des Brennraums 17 und Verringern des Kühlverlusts der verringerte Teil des Kühlverlusts in den Abgasverlust umgewandelt und würde nicht stark zur Verbesserung der angegebenen Wärmeeffizienz beitragen. Bei dem Motor 1 wird jedoch wie oben erwähnt die Energie des Verbrennungsgases entsprechend dem verringerten Teil des Kühlverlusts effizient in mechanische Arbeit geändert, indem ein hohes Expansionsverhältnis gemäß einem hohen Verdichtungsverhältnis gemacht wird. Durch Anwenden einer Konfiguration, welche den Kühlverlust und den Abgasverlust zusammen verringert, verbessert der Motor 1 die angegebene Wärmeeffizienz erheblich.
  • Der Motor 1 verringert den Kühlverlust mehr, indem die Wärmedämmschicht und die Gasschicht im Inneren des Zylinders (im Inneren des Brennraums 17) zusätzlich zu der Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 und der Einlassöffnung 18 gebildet werden. Dies wird im Folgenden detailliert beschrieben.
  • 3 zeigt ein Beispiel von Betriebskennfeldern bei der Aufwärmehase des Motors 1. Der Motor 1 ist im Grunde so aufgebaut, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Inneren des Brennraums 17 durch eine Verdichtungsselbstzündung über den gesamten Bereich des Betriebsbereichs verbrannt wird. Bei dem in 3 gezeigten Betriebskennfeld ist die Wärmedämmschicht im Inneren des Brennraums durch die Gasschicht bei dem Niedriglastbereich, der eine geringere Last aufweist als eine vorbestimmte Last und dem Bereich mittlerer Last gebildet, der eine höhere Last aufweist als der Niedriglastbereich. Durch Bilden der Wärmedämmschicht im Inneren des Brennraums 17 durch die Gasschicht in dem Betriebszustand relativ niedriger Motorlast und dadurch relativ geringer Kraftstoffeinspritzmenge wird der Kühlverlust verringert und die Wärmeeffizienz wird verbessert. An diesem Punkt sind der Niedriglastbereich und der Bereich mittlerer Last gleichbedeutend mit dem niedrigen Bereich bzw. dem mittleren Bereich, wenn die Lastbereiche des Motors in drei Bereiche unterteilt sind, niedrig, mittel und hoch. Zudem kann insbesondere der Bereich mittlerer Last ein Bereich sein, der nicht mehr als eine vorbestimmte Last aufweist, die gleich einem Bruchteil der vollen Last ist (beispielsweise nicht mehr als näherungsweise 70% der Last).
  • 4 zeigt konzeptionell die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 bei dem Bereich niedriger Last und mittlerer Last gebildet wird. Wie es in derselben Figur gezeigt ist soll das Bilden der Wärmedämmschicht im Inneren des Brennraums 17 durch die Gasschicht die Gasschicht so bilden, dass sie Frischluft an ihrer Peripherie enthält, sowie die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in dem zentralen Teil im Inneren des Brennraums 17 bilden. Die Gasschicht kann nur die Frischluft enthalten oder kann das verbrannte Gas (das heißt EGR-Gas) zusätzlich zu der Frischluft enthalten. Wie unten erwähnt ist es akzeptabel, dass eine geringe Menge des Kraftstoffs in die Gasschicht in dem begrenzten Fall gemischt wird, wo die Gasschicht die Rolle der Wärmedämmschicht spielt.
  • Während der Wärmeübertragungsbereich der Peripheriegasschicht bei der Verbrennung klein wird, indem das Verhältnis (S/V-Verhältnis) des Flächenbereichs (S) der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und des Volumens (V) klein gemacht wird, berührt die Flamme der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht auf Grund der Gasschicht zwischen der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und der Wandfläche des Zylinders 11 die Wandfläche des Zyinders 11 nicht und die Gasschicht selbst wird die Wärmedämmschicht und eingeschränkt bzw. verhindert die Wärmeabgabe von der Wandfläche des Zylinders 11. Im Ergebnis kann der Kühlverlust erheblich verringert werden.
  • Die Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung 100 gibt das Einspritzsignal an die elektrische Schaltung des Kraftstoffzufuhrsystems 34 aus, um den Kraftstoff aus der Düsenöffnung 41 des Injektors 33 während des Zeitraums von dem späteren Stadium des Verdichtungshubs zu dem frühen Stadium des Expansionshubs in den Zylinder 11 einzuspritzen, so dass die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in dem zentralen Teil im Inneren des Brennraums 17 gebildet wird und die Gasschicht an der Peripherie gebildet wird.
  • Da die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Niedriglastbereich relativ niedrig ist, wird die Ausdehnung des Kraftstoffnebels eingeschränkt bzw. verhindert, indem der Kraftstoff in dem Zylinder 11 aus dem Injektor 33 eingespritzt wird der an der zentralen Achse des Zylinders 11 bereitgestellt ist, und zwar während des Zeitraums von dem späteren Stadium des Verdichtungshubs zu dem frühen Stadium des Expansionshubs, und die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht des zentralen Teils im Inneren des Brennraums 17 und die Gasschicht ihrer Peripherie können relativ leicht gebildet werden. Da der Kraftstoffeinspritzzeitraum gemäß der Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge lang wird, dehnt sich der Kraftstoffnebel besonders in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 11 aus. Im Ergebnis berührt die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht beispielsweise die Kronenfläche des Kolbens 15. Daher wird die Gasschicht an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht nicht mit Sicherheit gebildet. Wie oben erwähnt weist der Motor 1 ein hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis auf, so dass die Kapazität des Brennraums (das heißt ein Raum im Inneren des Zylinders, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet) gering ist. Dadurch kann bei dem Motor 1 die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht die Kronenfläche des Kolbens 15 leicht berühren, wenn sich der Kraftstoffnebel in der Mittelachsenrichtung des Zylinders 11 ausdehnt.
  • Folglich steuert bzw. reguliert der Motor 1 die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 zu bilden ist, um die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Gasschicht an der Peripherie des zentralen Teils im Inneren des Brennraums 17 mit Sicherheit in dem Bereich mittlerer Last auch dort zu bilden, wo die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt. Wie es durch die Pfeile in 4 gezeigt ist, wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, genauer gesagt der Kraftstoffnebel nach außen in der radialen Richtung die Mittelachse des Zylinders 11 kreuzend ausgedehnt. Während die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht daran gehindert wird, die Kronenfläche des Kolbens 15 zu berühren, indem verhindert wird, dass die Länge der Mittelachsenrichtung der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht lang wird, wird die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht ebenfalls daran gehindert, die Innenwand des Zylinders 11 zu berühren, indem die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht nach außen in der radialen Richtung ausgedehnt wird, die mehr räumliches Spiel aufweist als die Mittelachsenrichtung. Um die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht zu steuern bzw. zu regeln, die im Inneren des Brennraums 17 zu bilden ist, kann das Verhältnis (L/W) der Länge L und der Breite W eingestellt werden, wobei die Länge der Mittelachsenrichtung L ist und die Breite der radialen Richtung W ist, und zwar von der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 zu bilden ist. Um das S/V-Verhältnis klein zu machen, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, wird das L/W-Verhältnis klein festgelegt, zusammen mit dem Festlegen des L/W-Verhältnisses auf größer als ein vorbestimmtes Verhältnis.
  • Um das Steuern bzw. Regulieren der Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht zu implementieren, wie es in 5 gezeigt ist, ist nicht nur eine Einschränkung bzw. Verhinderung der Ausdehnung des Kraftstoffnebels in der axialen Richtung, sondern auch der Ausdehnung in der radialen Richtung senkrecht zu der axialen Richtung unabhängig von der Ausdehnung des Kraftstoffnebels zu der axialen Richtung notwendig. Der Motor 1 steuert bzw. regelt unabhängig die Ausdehnung des Kraftstoffnebels für die beiden Richtung, axiale Richtung und radiale Richtung, durch Ändern des Intervalls der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 33 (siehe 6) und des Hubbetrags (siehe 7). Das Intervall der Kraftstoffeinspritzung ist, wie es konzeptionell in 6 gezeigt ist, durch das Intervall ab Beginn der Kraftstoffeinspritzung bis zu Beginn der nächsten Kraftstoffeinspritzung. Wie oben erwähnt weist der Injektor 33 ein hohes Ansprechen auf und die Durchführung von mehrstufigen Einspritzungen etwa 20 Mal in näherungsweise 1 bis näherungsweise 2 msec ist möglich. Wie es konzeptionell in 7 gezeigt ist, ist der Hubbetrag des Injektors 33 zudem proportional zu dem Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich und, wie oben erwähnt, je größer der Hubbetrag wird, desto größer wird der Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich, und je kleiner der Hubbetrag wird, desto kleiner wird der Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich.
  • 8(a) und 8(b) zeigen konzeptionell die Unterschiede der Ausdehnung des Kraftstoffnebels zwischen der Zeit, wenn das Kraftstoffeinspritzintervall lang ist (8(a)) und der Zeit, wenn das Kraftstoffeinspritzintervall kurz ist (8(b)), nachdem der Hubbetrag des Injektors 33 konstant bleibt. Der in Hohlkegelform aus dem Injektor 33 eingespritzte Kraftstoffnebel strömt mit hoher Geschwindigkeit im Inneren des Brennraums 17. Auf Grund des Coanda-Effekts wird dadurch ein Unterdruckbereich erzeugt, so dass dieser entlang der Achse des Injektors 33 im Inneren des Hohlkegels ist. Wenn das Kraftstoffeinspritzintervall lang ist, wird der Druck des Unterdruckbereichs durch die bzw. mit der Zeit zwischen der Kraftstoffeinspritzung und der nächsten Kraftstoffeinspritzung wiederhergestellt, weshalb der Unterdruckbereich relativ klein wird. Wenn andererseits das Kraftstoffeinspritzintervall kurz ist, wird die Kraftstoffeinspritzung ohne großen zeitlichen Abstand wiederholt, weshalb einschränkt bzw. verhindert wird, dass der Druck des Unterdruckbereich wiederhergestellt wird. Im Ergebnis dehnt sich der Unterdruckbereich in der axialen Richtung aus, wie es in 8(b) gezeigt ist.
  • Da diese Art von Unterdruckbereich zu der zentralen Seite der radialen Richtung gebildet wird, wird der Kraftstoffnebel zu dem Unterdruck gezogen, wie es in 8(b) gezeigt ist; wenn jedoch der Unterdruckbereich relativ groß ist, dehnt sich der Kraftstoffnebel leicht in der axialen Richtung aus. Wenn hingegen der Unterdruckbereich relativ klein ist, wie es in 8(a) gezeigt ist, wird der Kraftstoffnebel nicht so stark gezogen, so dass eine Ausdehnung in der axialen Richtung eingeschränkt bzw. verhindert wird. Während es möglich ist, die Ausdehnung des Kraftstoffnebels in der axialen Richtung zu fördern, falls das Kraftstoffeinspritzintervall des Injektors 33 kurz ist, ist es daher möglich die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zu der axialen Richtung einzuschränken bzw. verhindern, falls das Intervall lang ist.
  • 9(a) und 9(b) zeigen konzeptionell die Unterschiede der Ausdehnung des Kraftstoffnebels zwischen der Zeit, wenn der Hubbetrag des Injektors 33 gering ist (8(a)) und der Zeit, wenn der Hubbetrag groß ist (8(b)), nachdem das Kraftstoffeinspritzintervall konstant bleibt. Da das Einspritzintervall das gleiche ist, wird in diesem Fall der Unterdruckbereich im Inneren des Brennraums 17 der gleiche; der Hubbetrag ist jedoch unterschiedlich, so dass die Partikelgröße des Kraftstoffnebels unterschiedlich wird. Wenn der Hubbetrag des Injektors 33 gering ist, wird die Partikelgröße des Kraftstoffnebels klein, so dass das Moment des Kraftstoffnebels gering wird. Auf diese Weise wird der Kraftstoffnebel leicht durch den Unterdruckbereich zu der zentralen Seite in der radialen Richtung gezogen, wie es in 9(a) gezeigt ist, so dass die Ausdehnung nach außen in der radialen Richtung eingeschränkt bzw. verhindert wird. Wenn hingegen der Hubbetrag des Injektors 33 groß ist, wird die Partikelgröße des Kraftstoffnebels groß, so dass das Moment des Kraftstoffnebels groß wird. Dadurch ist es schwierig, den Kraftstoffnebel zu ziehen, wie es in 9(b) gezeigt ist, so dass er leicht nach außen in der radialen Richtung ausgedehnt wird. Während es möglich ist, die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zu der radialen Richtung zu fördern, wenn der Hubbetrag des Injektors 33 groß ist, ist es möglich, die Ausdehnung des Kraftstoffnebels zu der radialen Richtung einzuschränken bzw. zu verhindern, falls der Hubbetrag klein ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Ausdehnung des Kraftstoffnebels im Inneren des Brennraums 17 für die beiden Richtungen, axiale Richtung und radiale Richtung, unabhängig durch Ändern des Kraftstoffeinspritzintervalls des Injektors 33 und des Hubbetrags des Injektors 33 einzuschränken bzw. zu verhindern. Folglich legt der Motor 1 einen ersten Einspritzmodus, einen zweiten Einspritzmodus und einen dritten Einspritzmodus fest, der den ersten Einspritzmodus und den zweiten Einspritzmodus kombiniert, und schaltet zwischen dem ersten bis dritten Einspritzmodus gemäß dem Betriebszustand des Motors 1, um genau zu sein gemäß dem Pegel hoher oder niedriger Last des Motors 1. In dem Bereich niedriger Last und mittlerer Last, wie es in 3 gezeigt ist, werden dadurch die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Gasschicht mit Sicherheit gebildet und die Verringerung des Kühlverlusts wird verbessert.
  • 10(a) und 10(b) zeigen die Kraftstoffeinspritzaspekte jedes des ersten Einspritzmodus, des zweiten Einspritzmodus und des dritten Einspritzmodus, sowie die Formen der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gemäß diesen. 10(a) ist der erste Einspritzmodus, der eine vorbestimmte Anzahl von Malen (allerdings mehrere Male) der Kraftstoffeinspritzungen mit dem relativ geringen Hubbetrag des Injektors 33 und dem relativ kleinen Kraftstoffeinspritzintervall beinhaltet. Wie oben erwähnt, wird, während der Unterdruckbereich in der axialen Richtung durch Kurzmachen des Einspritzintervalls verlängert wird, die Partikelgröße des Kraftstoffnebels durch Kleinmachen des Hubbetrags klein gemacht, so dass eine Ausdehnung des Kraftstoffnebels nach außen in der radialen Richtung eingeschränkt bzw. verhindert wird, während der Kraftstoffnebel zu dem Unterdruckbereich gezogen wird und sich in der axialen Richtung ausdehnt. Im Ergebnis, wie es in der oberen Darstellung in 10(a) gezeigt ist, ist die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 gebildet wird, eine so genannte vertikal lange Form, bei der die Länge in der axialen Richtung relativ lang ist verglichen mit derjenigen in der radialen Richtung.
  • 10(c) hingegen ist der zweite Einspritzmodus, der eine vorbestimmte Anzahl von Malen (allerdings mehrere Male) der Kraftstoffeinspritzung mit dem größeren Hubbetrag des Injektors 33 als demjenigen des ersten Einspritzmodus und dem längeren Kraftstoffeinspritzintervall als demjenigen des ersten Einspritzmodus beinhaltet. Wie oben erwähnt, wird, während der Unterdruckbereich durch Langmachen des Einspritzintervalls klein wird, die Partikelgröße des Kraftstoffnebels durch Großmachen des Hubbetrags groß gemacht, so dass eine Ausdehnung des Kraftstoffnebels in der axialen Richtung eingeschränkt bzw. verhindert wird, während es schwierig ist, diesen zu dem Unterdruckbereich zu ziehen und er sich nach außen in der radialen Richtung ausdehnt. Im Ergebnis, wie es in der oberen Darstellung in 10(c) gezeigt ist, ist die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 gebildet wird, eine so genannte horizontal lange Form, bei der die Länge in der radialen Richtung relativ lang ist verglichen mit derjenigen in der axialen Richtung.
  • Der in 10(a) gezeigte erste Einspritzmodus ist der Einspritzmodus in dem Niedriglastbereich, der die relativ geringe Kraftstoffeinspritzmenge aufweist, in dem Betriebskennfeld, dass in 3 gezeigt ist. Dabei ist die Länge der axialen Richtung der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in dem Bereich festgelegt, dass die Schicht nicht die Kronenfläche des Kolbens 15 berührt. Auf diese Weise wird die Gasschicht mit Sicherheit an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet. Der in 10(c) gezeigte zweite Einspritzmodus ist hingegen der Einspritzmodus in dem Bereich mittlerer Last, der eine relativ große Kraftstoffeinspritzmenge aufweist, in dem Betriebskennfeld, das in 3 gezeigt ist. Während die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist, ist die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht eine horizontal lange Form. Das L/W-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die im Inneren des Brennraums 17 zu bilden ist, wird kleiner vergleichen mit demjenigen in dem ersten Einspritzmodus. Während die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht daran gehindert wird, die Kronenfläche des Kolbens 15 und auch die Innenwand des Zylinders 11 zu berühren, wird die Gasschicht mit Sicherheit an der Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet.
  • 10(b) zeigt den dritten Einspritzmodus, der den ersten Einspritzmodus und den zweiten Einspritzmodus kombiniert. Obwohl der Kraftstoff wie in dem ersten Einspritzmodus nach dem Einspritzen des Kraftstoffs wie in dem zweiten Einspritzmodus eingespritzt wird, kann in der Beispielfigur der Kraftstoff auf umgekehrte Weise wie in dem zweiten Einspritzmodus nach dem Einspritzen des Kraftstoffs wie in dem ersten Einspritzmodus eingespritzt werden. Die Ausdehnung der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht insbesondere nach außen in der radialen Richtung wird durch Kombinieren des ersten Einspritzmodus und des zweiten Einspritzmodus eingestellt. Im Ergebnis kann die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht breite sein als diejenigen in dem ersten Einspritzmodus und schmäler als diejenige in dem zweiten Einspritzmodus. Die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen in dem ersten Einspritzmodus und die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen in dem zweiten Einspritzmodus können geeignet festgelegt werden. In dem dritten Einspritzmodus kann die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen durch den ersten Einspritzmodus verringert sein, während die Kraftstoffeinspritzung durch den zweiten Einspritzmodus zu dem ersten Einspritzmodus hinzugefügt werden kann. Der dritte Einspritzmodus ist ein Einspritzmodus, der bei der Last nahe der Grenze zwischen dem Bereich niedriger Last und dem Bereich mittlerer Last in dem Betriebskennfeld verwendet wird, das in 3 gezeigt ist. Daher wird der Einspritzmodus in der Reihenfolge erster Einspritzmodus, zweiter Einspritzmodus und dritter Einspritzmodus gemäß den Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge von groß auf gering umgeschaltet.
  • Zudem kann als dritter Einspritzmodus der große Hubbetrag des zweiten Einspritzmodus, der größer ist als in dem ersten Einspritzmodus, und das lange Einspritzintervall des zweiten Einspritzmodus, das länger ist als in dem ersten Einspritzmodus, mit dem ersten Einspritzmodus kombiniert werden. Alternativ beispielsweise kann als dritter Einspritzmodus die Kraftstoffeinspritzung mit dem großen Hubbetrag wie in dem zweiten Einspritzmodus mit dem ersten Einspritzmodus kombiniert werden (wobei das Kraftstoffeinspritzintervall das gleiche ist wie der bzw. in dem ersten Einspritzmodus). In diesem Fall ist die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen durch den ersten Einspritzmodus ebenfalls verringert. Auf diese Weise wird der Kraftstoffnebel mit der relativ großen Partikelgröße durch Einspritzen des Kraftstoffs mit dem relativ großen Hubbetrag eingespritzt, so dass sich der Kraftstoffnebel leicht nach außen in der radialen Richtung ausdehnt. Die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen in dem ersten Einspritzmodus und die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen mit dem großen Hubbetrag können geeignet festgelegt werden. Auf Grund solcher Einspritzkombinationen dehnt sich die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht nach außen in der radialen Richtung aus. Als Alternative kann beispielsweise der erste Einspritzmodus mit der Kraftstoffeinspritzung mit dem großen Einspritzintervall kombiniert werden (der Hubbetrag ist der gleich wie in dem ersten Einspritzmodus). Auf diese Weise wird der Unterdruckbereich durch Einspritzen des Kraftstoffs mit dem relativ langen Einspritzintervall klein, so dass sich der Kraftstoffnebel leicht nach außen in der radialen Richtung ausdehnt. Die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen in dem ersten Einspritzmodus und die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen mit dem großen Hubbetrag können geeignet festgelegt werden. Auf Grund solcher Einspritzkombinationen dehnt sich die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht nach außen in der radialen Richtung aus. Zudem kann der erste Einspritzmodus eine Kombination aus sowohl der Kraftstoffeinspritzung mit dem großen Hubbetrag verglichen mit dem ersten Einspritzmodus (das Kraftstoffeinspritzintervall ist das gleiche wie in dem ersten Einspritzmodus) und der Kraftstoffeinspritzung mit dem langen Einspritzintervall sein (der Hubbetrag ist der gleiche wie in dem ersten Einspritzmodus). Die Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen kann jeweils geeignet festgelegt werden.
  • Zudem kann der dritte Einspritzmodus ausgelassen werden und es kann direkt zwischen dem ersten Einspritzmodus und dem zweiten Einspritzmodus gemäß dem Pegel hoher oder niedriger Last des Motors (oder gemäß dem Pegel der großen oder kleinen Kraftstoffeinspritzmenge) umgeschaltet werden.
  • Wie oben erwähnt kann die Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht im Inneren des Brennraums 17 durch Ändern des Hubbetrags des Injektors und des Kraftstoffeinspritzintervalls geändert werden; zusätzlich dazu wird der Änderungsbereich der Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht, die durch Ändern des Hubbetrags des Injektors 33 und des Kraftstoffeinspritzintervalls erzielt wird, ferner durch Erhöhen des Kraftstoffdrucks vergrößert. Das heißt, wenn der Hubbetrag des Injektors 33 durch Erhöhen des Kraftstoffdrucks groß ist, wird die kinetische Energie des Kraftstoffnebels größer, und wenn das Kraftstoffeinspritzintervall kurz ist, wird der Grad des Unterdrucks hoch und der Unterdruckbereich wird vergrößert. Im Ergebnis wird der Änderungsbereich der Form der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht weiter vergrößert.
  • Obwohl bei dem obigen Beispiel die Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 und der Einlassöffnung 18 verwendet wird und die Wärmedämmschicht durch die Gasschicht im Inneren des Zylinders (im Inneren des Brennraums 17) gebildet wird, kann die vorliegend offenbarte Technologie auf einen Motor angewandt werden, der die Wärmedämmstruktur des Brennraums 17 und der Einlassöffnung 18 nicht verwendet.
  • Da die vorliegend offenbarte Kraftstoffeinspritztechnologie nicht auf den Zwecke des Bildens der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht im Inneren des Brennraums 17 und der Gasschicht an der Peripherie beschränkt ist und die räumliche Einschränkung bzw.
  • Begrenzung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verteilung im Inneren des Brennraums 17 ermöglicht, ist es möglich, sie für verschiedene Zwecke außer der Verringerung des Kühlverlusts zu verwenden. Daher ist die Struktur des Motors 1 nicht auf die oben genannten Strukturen beschränkt und kann für verschiedene Motoren angewandt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Direkteinspritzungsmotor (Motorkörper)
    11
    Zylinder (Zylinder)
    15
    Kolben
    16
    Hohlraum bzw. Kavität (Konkavität)
    17
    Brennraum
    33
    Injektor
    41
    Düsenöffnung (Einspritzöffnung)
    100
    Motorsteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung (Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil)

Claims (10)

  1. Benzindirekteinspritzungsmotor, umfassend: einen Motorkörper (1) mit zumindest einem Zylinder (11); einen Injektor (33) zum Einspritzen von Kraftstoff, der zumindest Benzin enthält, in den Zylinder (11), und der so konfiguriert ist, dass je größer ein Hubbetrag des Injektors (11) ist, desto größer ein Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich (41) des Injektors (33) wird; und einen Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) zum Ändern von Einspritzmodi des Injektors (33) durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors (33) und eines Einspritzintervalls des Kraftstoffs, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) konfiguriert ist, gemäß einem Betriebszustand des Motors zumindest umzuschalten zwischen: einem ersten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem geringen Hubbetrag des Injektors (33), und einem zweiten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem größeren Hubbetrag des Injektors (33) als denjenigen des ersten Einspritzmodus.
  2. Benzindirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) gemäß einem Betriebszustand des Motors ferner konfiguriert ist, Kraftstoffeinspritzungen in einem dritten Einspritzmodus durchzuführen, bei dem die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen im Vergleich zu dem ersten Einspritzmodus verringert ist und bei dem zumindest eine Kraftstoffeinspritzung mit einem größeren Hubbetrag als demjenigen des ersten Einspritzmodus durchgeführt wird.
  3. Benzindirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 2, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den ersten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als die erste vorbestimmte Größe ist, den zweiten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge eine zweite vorbestimmte Größe überschreitet, die größer ist als die erste vorbestimmte Größe, und den dritten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge größer als die erste vorbestimmte Größe, aber nicht größer als die zweite vorbestimmte Größe ist.
  4. Benzindirekteinspritzungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Injektor (33) ein nach außen öffnender Ventiltyp ist, der den Kraftstoffnebel im Wesentlichen in einer Hohlkegelform einspritzt, und im Wesentlichen an der Mittelachse des Zylinders (11) an einer Deckenfläche des Brennraums (17) angeordnet ist, und eine Konkavität an dem Kolbenkopf des Kolbens (15) gegenüberliegend von dem Injektor (33) gebildet ist und/oder ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors (1) mehr als näherungsweise 15 beträgt.
  5. Benzindirekteinspritzungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) gemäß einem Betriebszustand des Motors in dem dritten Einspritzmodus mehrere Male eine Kraftstoffeinspritzung mit einem größeren Hubbetrag und/oder einem größeren Einspritzintervall als denjenigen der Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmodus durchführt.
  6. Benzindirekteinspritzungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) Kraftstoff in den Zylinder (11) während eines Zeitraums ab einem späteren Stadium eines Verdichtungshubs zu einem frühen Stadium eines Expansionshubs einspritzt, so dass eine Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht in einem zentralen Teil im Inneren des Brennraums (17) gebildet wird und eine Wärmedämmgasschicht an einer Peripherie der Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht gebildet wird, und/oder wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den zweiten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge eine zweite vorbestimmte Größe überschreitet, die größer ist als eine erste vorbestimmte Größe, und der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den ersten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als die erste vorbestimmte Größe ist.
  7. Benzindirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 6, wobei, während der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Schicht und die Wärmedämmgasschicht im Inneren des Brennraums (17) bildet, wenn der Betriebszustand des Motors in einem vorbestimmten Niedriglastbereich oder Bereich mittlerer Last ist, der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den ersten Einspritzmodus festlegt, wenn der Betriebszustand des Motors in dem Niedriglastbereich ist, und den zweiten Einspritzmodus festlegt, wenn der Betriebszustand des Motors in dem Bereich mittlerer Last ist.
  8. Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung für einen Benzindirekteinspritzungsmotor, umfassend einen Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) zum Ändern von Einspritzmodi eines Injektors (33) durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors (33) und eines Einspritzintervalls des Kraftstoffs, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) konfiguriert ist, gemäß einem Betriebszustand des Motors umzuschalten zumindest zwischen: einem ersten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem geringen Hubbetrag des Injektors (33), und einem zweiten Einspritzmodus, der mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und mit einem größeren Hubbetrag des Injektors (33) als denjenigen des ersten Einspritzmodus.
  9. Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den zweiten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge eine zweite vorbestimmte Größe überschreitet, die größer ist als eine erste vorbestimmte Größe, und der Kraftstoffeinspritzsteuerungs- bzw. -regelungsteil (100) den ersten Einspritzmodus festlegt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als die erste vorbestimmte Größe ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Benzindirekteinspritzungsmotors, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ändern einer Einspritzmenge und eines Einspritzintervalls eines Injektors (33) des Motors, um den Motor in zumindest einem ersten und einem zweiten Einspritzmodus zu betreiben, Einspritzen von Kraftstoff, der zumindest Benzin enthält, in einen Zylinder (11) des Motors mittels eines Injektors (11), der so konfiguriert ist, dass je größer ein Hubbetrag des Injektors (11) ist, desto größer ein Kraftstoffeinspritzöffnungsbereich (41) des Injektors (33) wird; und Ändern von Einspritzmodi des Injektors (33) durch Ändern jedes des Hubbetrags des Injektors (33) und eines Einspritzintervalls des Kraftstoffs, und Umschalten zwischen dem ersten Einspritzmodus und dem zweiten Einspritzmodus, wobei der erste Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein kleines Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und wobei eine vorbestimmte Einspritzmenge eingespritzt wird, und der zweite Einspritzmodus mehrere Kraftstoffeinspritzungen beinhaltet, die um ein größeres Kraftstoffeinspritzintervall beabstandet sind, und wobei eine größere Einspritzmenge als jene des ersten Einspritzmodus eingespritzt wird.
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