DE102015016972A1 - Verbrennungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Motor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Regel- bzw. Steuervorrichtung eines Motors zur Verfügung gestellt. Der Motor wird bei einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben, wobei ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors 14:1 oder höher ist. Die Regel- bzw. Steuervorrichtung beinhaltet eine Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors, um eine Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs zu starten, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt, und eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Zündkerze des Motors, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wenn ein Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert wird.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine, eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Motor, ein Verfahren für ein Regeln bzw. Steuern eines Motors und auf ein Computerprogrammprodukt, insbesondere für einen Motor, welcher bei einem hohen Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis betrieben wird.
  • Allgemein wird für Motoren, welche Benzin oder einen Kraftstoff verwenden, welcher hauptsächlich aus Benzin besteht, ein Funkenzündungsverfahren, in welchem eine Zündung durch eine Zündkerze durchgeführt wird, weit verbreitet angewandt. In jüngster Zeit wurden Techniken für ein Durchführen einer Verdichtungsselbstzündung (spezifisch einer vorgemischten Verdichtungsselbstzündung, welche als HCCI (Homogeneous-Charge Compression Ignition, Verdichtungs- bzw. Kompressionszündung bei homogener Ladung) bezeichnet wird) innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs, während Benzin oder ein Kraftstoff verwendet wird, welcher hauptsächlich aus Benzin besteht, durch ein Anwenden eines hohen Verdichtungsverhältnisses (z. B. etwa 17:1 oder höher) als einem geometrischen Verdichtungsverhältnis des Motors im Hinblick auf eine Verbesserung eines Kraftstoffverbrauchs entwickelt.
  • Ein Stand der Technik betreffend einen Motor, welcher eine derartige Verdichtungsselbstzündung durchführt, ist beispielsweise in JP2012-172662A geoffenbart. In dem Stand der Technik von JP2012-172662A führt der Motor die Verdichtungsselbstzündung innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast durch und führt eine Funkenzündung innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast durch, und es wird eine Zeitperiode von einem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt bis zu einem Zündzeitpunkt durch ein Erhöhen eines Kraftstoffdrucks verkürzt (d. h. eine Antwortzeit bis zu einer Zündung wird durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts verkürzt), um eine abnormale Verbrennung, wie beispielsweise eine Vorzündung (ein Phänomen, in welchem sich Mischgas selbst vor einem normalen Verbrennungsstartzeitpunkt entzündet, welcher durch eine Funkenzündung ausgelöst wird) zu unterdrücken.
  • Jedoch wird in dem oben beschriebenen Stand der Technik der JP2012-172662A der Kraftstoffdruck erhöht, um den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt soweit wie möglich in dem Ausmaß zu verzögern, dass die abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung) nicht auftritt; jedoch wird in diesem Fall die Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Zündung übermäßig kurz, es kann eine ausreichende Mischleistung des Kraftstoffs (Mischgas) im Inneren einer Verbrennungskammer nicht sichergestellt werden und es kann Rauch (Ruß) erzeugt werden. Insbesondere wird, wenn ein effektives Verdichtungsverhältnis hoch ist, da es wünschenswert ist, den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt für ein Unterdrücken einer Vorzündung stark zu verzögern, die Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Zündung extrem kurz, und es wird die Möglichkeit eines Erzeugens von Rauch hoch. Zusätzlich ist es im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch, wenn nur der Zündzeitpunkt geändert wird (d. h. eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, etc. nicht geändert werden), wünschenswert, einen vorbestimmten Zündzeitpunkt anzuwenden, mit welchem ein höchstes Motordrehmoment erhalten wird (allgemein bezeichnet als ”MBT” (Minimum Advance for the Best Torque, minimales Vorrücken für das beste Drehmoment)); jedoch wird, selbst wenn ein derartiges MBT konstant angewandt wird, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis hoch wird, die Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Zündung übermäßig bzw. exzessiv kurz, und es steigt die Möglichkeit eines Erzeugens von Rauch an.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein Lösen der Gegenstände bzw. Probleme des oben beschriebenen Standes der Technik gemacht und zielt darauf ab, einen Motor und eine entsprechende Regel- bzw. Steuervorrichtung eines Motors zur Verfügung zu stellen, welche sicher sowohl eine Erzeugung einer abnormalen Verbrennung, wie beispielsweise einer Vorzündung, als auch eine Erzeugung von Rauch unterdrücken können, während zur selben Zeit ein Kraftstoffverbrauch verringert wird.
  • Dieser Gegenstand wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Verbrennungsmotor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellt, welche(r) ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis von etwa 14:1 oder höher aufweist, wobei der Motor konfiguriert ist für:
    ein Starten einer Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt; und
    ein Verzögern eines Zündzeitpunkts, wenn ein Zeitpunkt für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert ist bzw. wird.
  • Vorzugsweise weist der Motor einen Kolben auf, welcher mit einem nach unten gerichteten Hohlraum an einem oberen Teil ausgebildet ist, und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors spritzt den Kraftstoff in Richtung zu dem Hohlraum des Kolbens ein, und/oder eine Kraftstoffdruck-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Erhöhen eines Drucks des Kraftstoffs, wenn die Motorlast ansteigt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Regel- bzw. Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt. Der Motor wird bei einem hohen Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis betrieben, wobei ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors etwa 14:1 oder höher ist. Die Regel- bzw. Steuervorrichtung beinhaltet eine Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors, um eine Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs zu starten, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt, und eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Zündkerze des Motors, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wenn ein Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert wird.
  • Mit dieser Konfiguration startet die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung in der späteren bzw. letzteren Hälfte des Verdichtungshubs und es verzögert, wenn sich der Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf der verzögernden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts befindet, die Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung den Zündzeitpunkt basierend auf dem verzögernden bzw. Verzögerungsausmaß von dem vorbestimmten Zeitpunkt. Somit wird der geeignete Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt angewandt, und es kann eine Vorzündung unterdrückt bzw. verhindert werden. Darüber hinaus wird der geeignete Zündzeitpunkt angewandt und es kann eine Erzeugung von Rauch unterdrückt werden.
  • Die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung verzögert vorzugsweise den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt, wenn ein effektives Verdichtungsverhältnis ansteigt, um eine Zeitperiode von dem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu einem oberen Totpunkt an dem Verdichtungshub zu verkürzen.
  • Mit dieser Konfiguration wird der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt verzögert, wenn bzw. da das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt, um die Zeitperiode von dem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu dem oberen Totpunkt an dem Kompressions- bzw. Verdichtungshub zu verkürzen. Somit kann ein Grund für eine Vorzündung, eine chemische Reaktion des Mischgases, geeignet an einem Fortschreiten zwischen der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung unterdrückt bzw. gehindert werden und es kann die Vorzündung wirksam bzw. effektiv unterdrückt werden.
  • Wenn sich der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung auf der verzögernden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts befindet, legt die Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung vorzugsweise den Zündzeitpunkt basierend auf dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung und einer Mischgasbildungs-Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung fest, bis ein Mischgas um die Zündkerze gebildet ist bzw. wird.
  • Mit dieser Konfiguration wird der Zündzeitpunkt basierend auf der Mischgasbildungs-Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung bis zu der Zeit eingestellt bzw. festgelegt, bis das Mischgas um die Zündkerze ausgebildet ist bzw. wird. Somit kann eine Mischleistung des Mischgases im Inneren einer Verbrennungskammer in geeigneter Weise sichergestellt werden, und es kann die Erzeugung von Rauch effektiv unterdrückt werden.
  • Der Motor weist vorzugsweise einen Kolben auf, welcher mit einem nach unten gerichteten Hohlraum an einem oberen Teil ausgebildet ist, und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung spritzt den Kraftstoff in Richtung zu dem Hohlraum des Kolbens ein. Die Mischgasbildungs-Zeitperiode ist bzw. wird vorzugsweise definiert basierend auf einer Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung bis zu dem Zeitpunkt, bis das Mischgas, welches den eingespritzten Kraftstoff beinhaltet, die Zündkerze über den Hohlraum erreicht.
  • Mit dieser Konfiguration wird der Zündzeitpunkt basierend auf der geeigneten Mischgasbildungs-Zeitperiode eingestellt bzw. festgelegt. Somit kann die Erzeugung von Rauch wirksamer unterdrückt werden. Darüber hinaus kann mit der Konfiguration eines Einspritzens des Kraftstoffs in Richtung zu dem Hohlraum des Kolbens, um die Zündkerze über den Hohlraum zu erreichen, wie dies oben beschrieben ist, und dann zu zünden, die Mischgasbildungs-Zeitperiode verkürzt werden und es kann die Verbrennung stabilisiert werden.
  • Die Regel- bzw. Steuervorrichtung beinhaltet vorzugsweise auch eine Kraftstoffdruck-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Erhöhen eines Drucks des Kraftstoffs, wenn die Motorlast ansteigt, um als den Zündzeitpunkt der Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung einen vorbestimmten Zündzeitpunkt anzuwenden, mit welchem ein höchstes Motordrehmoment erhalten wird, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung auf einer vorgerückten bzw. vorrückenden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts liegt und nur der Zündzeitpunkt geändert wird.
  • Mit dieser Konfiguration wird, wenn sich der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung auf der vorrückenden bzw. vorgerückten Seite des vorbestimmten Zeitpunkts befindet, der Druck des Kraftstoffs erhöht, wenn bzw. da die Motorlast ansteigt, so dass der vorbestimmte Zündzeitpunkt, mit bzw. bei welchem das höchste Motordrehmoment erhalten wird (MBT), als der Zündzeitpunkt angewandt wird, wenn nur der Zündzeitpunkt geändert wird. Somit kann ein geeigneter Kraftstoffverbrauch sichergestellt werden.
  • Die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung legt vorzugsweise den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt fest, um eine Vorzündung zu vermeiden, in welcher sich Mischgas vor einem Startzeitpunkt einer normalen Verbrennung selbst entzündet, welcher durch eine Funkenzündung ausgelöst wird.
  • Mit dieser Konfiguration wird der geeignete Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt angewandt. Somit kann eine Vorzündung wirksam unterdrückt werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors zur Verfügung gestellt, welcher bei einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, wobei ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors etwa 14:1 oder höher ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst eines:
    Regelns bzw. Steuerns einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors, um eine Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs zu starten, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt; und
    Regelns bzw. Steuerns einer Zündkerze des Motors, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wenn ein Zeitpunkt für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert wird.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des oben erwähnten Verfahrens durchführen können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Motors, an welchem eine Regel- bzw. Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine elektrische Konfiguration illustriert, welche sich auf die Regel- bzw. Steuervorrichtung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Verbrennungskammer des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer vergrößerten Weise illustriert.
  • 4 ist eine Ansicht, welche einen Betriebsbereich des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • 5 ist eine Ansicht, welche einen Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt und einen Zündzeitpunkt illustriert, welche innerhalb eines Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und hoher Motorlast in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nachfolgend werden ein Motor und eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm des Motors (1, an welchem die Regel- bzw. Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird. 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine elektrische Konfiguration illustriert, welche sich auf die Regel- bzw. Steuervorrichtung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
  • Der Motor 1 ist ein Funkenzündungs-Benzinmotor, welcher in einem Fahrzeug angeordnet bzw. montiert und mit einem Kraftstoff versorgt wird, welcher wenigstens Benzin enthält. Der Motor 1 beinhaltet einen Zylinderblock 11, welcher mit einer Mehrzahl von Zylindern 18 versehen ist (es ist festzuhalten, dass, obwohl nur ein Zylinder in 1 illustriert ist, beispielsweise vier Zylinder linear in dieser Ausführungsform vorgesehen sind), einen Zylinderkopf 12, welcher auf dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, welche unter dem Zylinderblock 11 angeordnet ist und ein Schmiermittel speichert. Kolben 14, welche mit einer Kurbelwelle 15 über jeweilige Verbindungsstangen 142 gekoppelt sind, sind in die Zylinder 18 hin- und herbewegbar eingepasst. Wie dies in 3 in einer vergrößerten Weise illustriert ist, ist ein Hohlraum 141, welcher eine Form ähnlich einer rückspringenden Form bzw. Gestalt aufweist, welche allgemein in einem Dieselmotor verwendet wird, an einer oberen Fläche bzw. Seite jedes Kolbens 14 ausgebildet. Wenn sich der Kolben 14 an einer Position nahe einem oberen Totpunkt an einem Verdichtungs- bzw. Kompressionshub (oberen Verdichtungstotpunkt) befindet, ist der Hohlraum 141 in Richtung zu einer Einspritzeinrichtung 67 gerichtet, welche später beschrieben wird. Der Zylinderkopf 12, die Zylinder 18 und die Kolben 14 sind jeweils mit den Hohlraum 141 unterteilenden Verbrennungskammern 19 ausgebildet. Es ist festzuhalten, dass die Form bzw. Gestalt jeder Verbrennungskammer 19 nicht auf die Form in den Zeichnungen beschränkt ist. Beispielsweise können die Form des Hohlraums 141, die Form der oberen Fläche des Kolbens 14 und die Form eines Deckenteils der Verbrennungskammer 19 geeignet geändert werden.
  • Ein geometrisches Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist vergleichsweise hoch auf etwa 15:1 oder höher eingestellt bzw. festgelegt, um eine theoretische thermische Effizienz zu verbessern und eine Kompressions- bzw. Verdichtungszündungsverbrennung (später beschrieben), etc. zu stabilisieren. Beispielsweise kann das geometrische Verdichtungsverhältnis in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs von etwa 15:1 bis etwa 20:1 eingestellt bzw. festgelegt werden.
  • In dem Zylinderkopf 12 ist jeder der Zylinder 18 mit einer Einlassöffnung bzw. einem Einlassport 16 und einer Auslassöffnung bzw. einem Auslassport 17 ausgebildet, und mit einem Einlassventil 21 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Einlassöffnung 16 an der Seite der Verbrennungskammer 19 und einem Auslassventil 22 für ein Öffnen und Schließen der Öffnung der Auslassöffnung 17 an der Seite der Verbrennungskammer 19 versehen.
  • In einem Ventiltrieb- bzw. -steuerungssystem des Motors 1 für ein Betreiben bzw. Betätigen der Einlass- und Auslassventile 21 und 22 ist beispielsweise ein hydraulisch betätigter variabler Ventilmechanismus 71 (siehe 2; kann nachfolgend als die variable Ventilanhebung (VVL, Variable Valve Lift) bezeichnet werden) für ein Umschalten eines Betriebsmodus des Auslassventils 22 zwischen einem normalen Modus und einem speziellen Modus an einer Auslassseite vorgesehen. Die VVL 71 (eine spezifische Konfiguration davon ist nicht illustriert) beinhaltet zwei Arten von Nocken und einen Totgangmechanismus. Die zwei Arten von Nocken beinhalten einen ersten Nocken und einen zweiten Nocken, welche verschiedene Nockenprofile aufweisen, in welchen der erste Nocken eine Nockennase aufweist und der zweite Nocken zwei Nockennasen aufweist. Der Totgangmechanismus überträgt selektiv einen Betriebs- bzw. Betätigungszustand von irgendeinem des ersten und zweiten Nocken auf das Auslassventil 22. Während der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des ersten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, arbeitet das Auslassventil 22 in dem normalen Modus, wo es nur einmal während eines Auslasshubs öffnet. Andererseits arbeitet, während der Totgangmechanismus den Betätigungszustand des zweiten Nockens auf das Auslassventil 22 überträgt, das Auslassventil 22 in dem speziellen Modus, welcher eine sogenannte Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen ist, wo es einmal während des Auslasshubs und noch einmal während eines Einlasshubs öffnet. Zwischen dem normalen und speziellen Modus der VVL 71 wird gemäß einem Betriebszustand des Motors umgeschaltet. Spezifisch wird der spezielle Modus für eine Regelung bzw. Steuerung verwendet, welche sich auf eine interne Abgasrezirkulation (EGR) bezieht.
  • Nachfolgend kann der Prozess eines Betätigens bzw. Betreibens der VVL 71 in dem normalen Modus, wo die Regelung bzw. Steuerung mit zweimaligem Öffnen des Auslasses nicht durchgeführt wird, als ”Ausschalten der VVL 71” bezeichnet werden, und der Prozess eines Betätigens bzw. Betreibens der VVL 71 in dem speziellen Modus, wo die Regelung bzw. Steuerung mit zweimaligem Öffnen des Auslasses durchgeführt wird, kann als ”Einschalten der VVL 71” bezeichnet werden. Es ist festzuhalten, dass für ein Ermöglichen des Schaltens bzw. Umschaltens zwischen dem normalen Modus und dem speziellen Modus ein elektromagnetisches Ventiltrieb- bzw. -steuerungssystem für ein Betätigen des Auslassventils 22 durch ein elektromagnetisches Stellglied angewandt bzw. eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist die Ausführung der internen EGR nicht darauf beschränkt, nur durch die Regelung bzw. Steuerung eines zweimaligen Öffnens des Auslasses erzielt zu werden. Beispielsweise kann die interne EGR Regelung bzw. Steuerung durch eine Regelung bzw. Steuerung eines zweimaligen Öffnens des Einlasses durchgeführt werden, in welcher das Einlassventil 21 zweimal öffnet, und es kann eine interne EGR Regelung bzw. Steuerung, in welcher verbranntes Gas im Inneren des Zylinders 18 verbleibt bzw. zurückbleibt, durch ein Bereitstellen einer negativen Überlappungsperiode durchgeführt werden, in welcher sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil 21 und 22 an einem des Auslasshubs oder des Einlasshubs geschlossen sind bzw. werden.
  • Während das Ventiltriebsystem auf der Auslassseite mit der VVL 71 versehen ist, ist die Einlassseite, wie dies in 2 illustriert ist, mit einem phasenvariablen Mechanismus (nachfolgend kann dieser als die variable Ventilzeitgebung (VVT) bezeichnet werden)) 72 für ein Variieren einer Rotationsphase einer Einlassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15 und einem hubvariablen Mechanismus (kann nachfolgend als der kontinuierlich variable Ventilhub (CVVL) bezeichnet werden) 73 für ein kontinuierliches Variieren bzw. Ändern eines Hubs des Einlassventils 21 versehen. Für die VVT 72 kann, obwohl eine spezifische Struktur nicht illustriert ist, jegliche von bekannten Strukturen eines hydraulischen Typs, eines elektromagnetischen Typs und eines mechanischen Typs geeignet angewandt bzw. eingesetzt werden. Auch für den CVVL 73 kann, obwohl eine spezifische Struktur nicht illustriert ist, jegliche von verschiedenen bekannten Strukturen angewandt werden. Die VVT 72 und der CVVL 73 können jeden von Öffnungs- und Schließzeitpunkten und des Hubs des Einlassventils 21 individuell ändern.
  • Darüber hinaus ist in dem Zylinderkopf 12 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 für ein Einspritzen des Kraftstoffs direkt in den Zylinder 18 für jeden Zylinder 18 festgelegt. Wie dies in 3 in einer vergrößerten Weise illustriert ist, ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 derart angeordnet, dass ein Düsenloch in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 19 von einem zentralen Abschnitt der Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 19 orientiert bzw. gerichtet ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 spritzt den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 19 in einer Menge, welche gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 definiert ist, zu einem Einspritzzeitpunkt ein, welcher gemäß dem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors 1 festgelegt bzw. eingestellt wird. In dieser Ausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 (eine spezifische Konfiguration davon ist nicht illustriert) eine Mehrloch-Einspritzeinrichtung, welche mit einer Mehrzahl von Düsenlöchern ausgebildet ist. Somit spritzt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff derart ein, dass sich der Kraftstoffnebel radial von dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 19 verteilt bzw. ausbreitet.
  • Wie dies durch Pfeile in 3 angezeigt bzw. angedeutet ist, fließt bzw. strömt, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird, um sich radial von dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 19 zu einem Zeitpunkt auszubreiten, wenn der Kolben 14 nahe dem oberen Kompressions- bzw. Verdichtungstotpunkt ist, der Kraftstoffnebel entlang einer Wandoberfläche des Hohlraums 141, welche auf der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet ist, um eine Zündkerze 25 zu erreichen bzw. rund um diese zu gelangen, welche später beschrieben wird. Somit entspricht eine Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 bis zu einem Zeitpunkt, bis Mischgas, welches den eingespritzten Kraftstoff enthält, die Zündkerze 25 über den Hohlraum 141 erreicht, einer Mischgasbildungs-Zeitperiode. Darüber hinaus kann gesagt werden, dass der Hohlraum 141 ausgebildet ist, um darin den Kraftstoffnebel zu enthalten, welcher zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt befindet. Nachdem der Kraftstoff eingespritzt ist bzw. wird, ist die Kombination der Mehrloch-Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 und des Hohlraums 141 vorteilhaft für ein Verkürzen der Mischgasbildungs-Zeitperiode und der Verbrennungsperiode. Es ist festzuhalten, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 nicht auf die Mehrloch-Einspritzeinrichtung beschränkt bzw. begrenzt ist und eine Einspritzeinrichtung von einem nach außen öffnenden Typ sein kann.
  • Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass die Mischgasbildungs-Zeitperiode, welche oben beschrieben ist, durch Gleichungen erhalten werden kann, welche basierend auf der Form bzw. Gestalt des Hohlraums 141, einer Position der Zündkerze 25, etc. gemäß einem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt (mit anderen Worten einer Position des Kolbens 14, wenn die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird), einem Kraftstoffdruck etc. definiert sind. Alternativ kann die Mischgasbildungs-Zeitperiode basierend auf Experimenten und Simulationen erhalten werden, welche ausgeführt werden, während der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt, der Kraftstoffdruck, etc. verschieden geändert werden.
  • Ein Kraftstofftank bzw. -behälter (nicht illustriert) und die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 67 sind miteinander durch einen Kraftstoffzufuhrpfad bzw. -weg gekoppelt. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches eine Kraftstoffpumpe 63 und eine Common-Rail bzw. gemeinsame Kraftstoffleitung 64 aufweist und für ein Zuführen des Kraftstoffs zu jeder der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 67 bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck dient, ist innerhalb des Kraftstoffzufuhrpfads vorgesehen. Die Kraftstoffpumpe 63 pumpt den Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 und die gemeinsame Kraftstoffleitung 64 kann den gepumpten Kraftstoff bei einem vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck sammeln bzw. speichern. Durch ein Öffnen der Düsenlöcher der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 wird der Kraftstoff, welcher in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 gespeichert ist, von den Düsenlöchern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 eingespritzt. Hier ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolben- bzw. Plungertyppumpe (nicht illustriert) und wird durch den Motor 1 betrieben. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62, welches die durch den Motor betriebene Pumpe beinhaltet, ermöglicht eine Zufuhr des Kraftstoffs zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 bei einem hohen Kraftstoffdruck von etwa 30 MPa oder höher. Der Kraftstoffdruck kann auf bis zu etwa 120 MPa eingestellt bzw. festgelegt werden. Wie dies später beschrieben wird, wird der Druck des Kraftstoffs, welcher zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 zugeführt wird, gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 geändert. Es ist festzuhalten, dass das Kraftstoffzufuhrsystem 62 nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62 stellt einen Kraftstoffdruck-Festlegungsmechanismus dar.
  • Darüber hinaus ist, wie dies in 3 illustriert ist, die Zündkerze 25 für ein Zünden des Mischgases im Inneren der Verbrennungskammer 19 an dem Zylinderkopf 12 festgelegt. In dieser Ausführungsform ist die Zündkerze 25 angeordnet, um den Zylinderkopf 12 zu durchdringen, um sich schräg nach unten zu erstrecken. Wie dies in 3 illustriert ist, ist die Zündkerze 25 derart angeordnet, dass eine Spitze davon in Richtung zum Inneren des Hohlraums 141 des Kolbens 14 gerichtet bzw. orientiert ist, wenn er sich an dem oberen Verdichtungstotpunkt befindet. Spezifischer ist die Zündkerze 25 derart angeordnet, dass die Spitze sowohl oberhalb als auch nahe einem Rand- bzw. Kantenabschnitt des Hohlraums 141 ist bzw. liegt.
  • An einer Seitenoberfläche des Motors 1 ist bzw. wird, wie dies in 1 illustriert ist, ein Einlassdurchtritt 30 angeschlossen bzw. verbunden, um mit der Einlassöffnung 16 jedes Zylinders 18 zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen. An der anderen Seitenoberfläche des Motors 1 ist bzw. wird ein Auslassdurchtritt 40 angeschlossen, um das verbrannte Gas (Abgas) herauszuführen, welches von jeder der Verbrennungskammern 19 der Zylinder 18 ausgebracht wird.
  • Eine Luftreinigungseinrichtung 31 für ein Filtern von Einlassluft ist in einem stromaufwärtigen Endteil des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. Ein Druckausgleichsbehälter 33 ist nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlassdurchtritts 30 angeordnet. Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 stromabwärts von dem Druckausgleichsbehälter 33 ist in unabhängige Durchtritte verzweigt, welche sich in Richtung zu den jeweiligen Zylindern 18 erstrecken, und stromabwärtige Enden der unabhängigen Durchtritte sind jeweils mit den Einlassöffnungen bzw. -ports 16 der Zylinder 18 verbunden.
  • Ein Zwischenkühler/Wärmer 34 vom wassergekühlten Typ für ein Kühlen oder Erhitzen bzw. Erwärmen von Luft und ein Drosselventil 36 für ein Einstellen einer Menge an Einlassluft, welche zu den Zylindern 18 zuzuführen ist, sind zwischen der Luftreinigungseinrichtung 31 und dem Druckausgleichsbehälter 33 in dem Einlassdurchtritt 30 angeordnet. Darüber hinaus ist ein Zwischenkühler-Bypassdurchtritt 35 für ein Umgehen des Zwischenkühlers/Wärmers 34 mit dem Einlassdurchtritt 30 verbunden, und ein Zwischenkühler-Bypassventil 351 für ein Einstellen einer Luftströmungsrate innerhalb des Durchtritts 35 ist innerhalb des Zwischenkühler-Bypassdurchtritts 35 angeordnet. Eine Temperatur von Frischluft, welche in den Zylinder 18 eingebracht wird, kann durch ein Einstellen eines Verhältnisses einer Fluss- bzw. Strömungsrate innerhalb des Zwischenkühler-Bypassdurchtritts 35 mit einer Fluss- bzw. Strömungsrate innerhalb des Zwischenkühlers/Wärmers 34 durch ein Regeln bzw. Steuern einer Öffnung des Zwischenkühler-Bypassventils 351 geregelt bzw. gesteuert werden.
  • Ein stromaufwärtiges Teil des Auslassdurchtritts 40 beinhaltet einen Abgassammler bzw. Auslassverteiler. Der Auslassverteiler weist unabhängige Durchtritte, welche in Richtung zu den jeweiligen Zylindern 18 verzweigt sind und mit jeweiligen äußeren bzw. externen Enden der Auslassöffnungen bzw. -ports 17 verbunden sind, und einen Sammler- bzw. Verteilerquerschnitt auf, wo sich die unabhängigen Durchtritte miteinander vereinigen. In einem Teil des Abgas- bzw. Auslassdurchtritts 40 an der stromabwärtigen Seite des Auslassverteilers sind ein direkter Katalysator 41 und ein Unterbaukatalysator 42 als ein Abgasemissions-Regel- bzw. -Steuersystem für ein Reinigen von gefährlichen Komponenten in dem Abgas verbunden bzw. angeschlossen. Jeder des direkten Katalysators 41 und des Unterbaukatalysators 42 beinhaltet ein zylindrisches Gehäuse und beispielsweise einen Dreiweg-Katalysator, welcher in einem Strömungspfad innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
  • Ein Teil des Einlassdurchtritts 30 zwischen dem Druckausgleichsbehälter 33 und dem Drosselventil 36 ist mit einem Teil des Auslassdurchtritts 40 an der stromaufwärtigen Seite des direkten Katalysators 41 über einen EGR Durchtritt 50 für ein Zirkulieren bzw. Rückführen eines Teils des Abgases (EGR Gas) zurück zu dem Einlassdurchtritt 30 verbunden. Der EGR Durchtritt 50 beinhaltet einen Hauptdurchtritt 51, welcher mit einer EGR Kühleinrichtung 52 für ein Kühlen des Abgases durch ein Motorkühlmittel versehen ist, und einen EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt 53 für ein Umgehen der EGR Kühleinrichtung 52. Ein EGR Ventil 511 für ein Einstellen einer Zirkulations- bzw. Rückführmenge des Abgases für den Einlassdurchtritt 30 ist innerhalb des Hauptdurchtritts 51 angeordnet. Ein EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil 531 für ein Einstellen einer Strömungsrate des Abgases, welches durch den EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritt 53 strömt bzw. fließt, ist innerhalb des EGR Kühleinrichtungs-Bypassdurchtritts 53 angeordnet.
  • Der Motor 1 mit der Konfiguration, wie sie oben beschrieben ist, wird durch ein Antriebsstrang-Regel- bzw. -Steuermodul 10 geregelt bzw. gesteuert (nachfolgend kann dies als das PCM bezeichnet werden). Das PCM 10 besteht aus einem Mikroprozessor, beinhaltend eine CPU, einem Speicher, einer Zähler-Zeitgeber-Gruppe, einem Interface und Pfaden für ein Verbinden dieser Einheiten. Das PCM 10 stellt einen Controller bzw. eine Regel- bzw. Steuereinrichtung dar.
  • Wie dies in 1 und 2 illustriert ist, werden Detektionssignale von verschiedenen Arten von Sensoren SW1 bis SW18 zu dem PCM 10 eingegeben. Die verschiedenen Arten von Sensoren beinhalten die folgenden Sensoren: einen Luftstromsensor SW1 für ein Detektieren der Fluss- bzw. Strömungsrate der Frischluft und einen Einlassluft-Temperatursensor SW2 für ein Detektieren der Temperatur der Frischluft, welche beide stromabwärts von der Luftreinigungseinrichtung 31 angeordnet sind; einen zweiten Einlassluft-Temperatursensor SW3, welcher stromabwärts von dem Zwischenkühler/Wärmer 34 angeordnet ist und für ein Detektieren der Temperatur der Frischluft nach einem Passieren durch den Zwischenkühler/Wärmer 34 dient; einen EGR Gas-Temperatursensor SW4, welcher nahe einem verbindenden bzw. Verbindungsteil des EGR Durchtritts 50 mit dem Einlassdurchtritt 30 angeordnet ist und für ein Detektieren einer Temperatur von externem EGR Gas dient; einen Einlassöffnungs-Temperatursensor SW5, welcher an der Einlassöffnung 16 festgelegt ist und für ein Detektieren der Temperatur der Einlassluft unmittelbar vor einem Strömen in den Zylinder 18 dient; einen Zylinderinnendrucksensor SW6, welcher an dem Zylinderkopf 12 festgelegt ist und für ein Detektieren des Drucks im Inneren des Zylinders 18 dient; einen Abgastemperatursensor SW7 und einen Abgasdrucksensor SW8, welche nahe einem Verbindungsteil des Auslassdurchtritts 40 mit dem EGR Durchtritt 50 angeordnet sind und für ein Detektieren der Abgastemperatur bzw. des Abgasdrucks dienen; einen linearen O2 Sensor SW9, welcher an der stromabwärtigen Seite des direkten Katalysators 41 angeordnet ist und für ein Detektieren einer Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases dient; einen Lambda O2 Sensor SW10, welcher zwischen dem direkten Katalysator 41 und dem Unterbaukatalysator 42 angeordnet ist und für ein Detektieren der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases dient; einen Fluidtemperatursensor SW11 für ein Detektieren einer Temperatur des Motorkühlmittels; einen Kurbelwellenwinkelsensor SW12 für ein Detektieren eines Drehwinkels der Kurbelwelle 15; einen Beschleunigungseinrichtungs-Positionssensor SW13 für ein Detektieren einer Gaspedal- bzw. Beschleunigungseinrichtungsöffnung entsprechend einem Winkel eines Beschleunigungs- bzw. Gaspedals (nicht illustriert) des Fahrzeugs; einen Einlass-Nockenwinkelsensor SW14 und einen Auslass-Nockenwinkelsensor SW15; einen Kraftstoffdrucksensor SW16, welcher an der gemeinsamen Kraftstoffleitung 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 62 festgelegt ist und für ein Detektieren des Kraftstoffdrucks dient, welcher zu der Einspritzeinrichtung 67 zugeführt wird; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor SW17 für ein Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit; und einen Positionssensor SW18 für ein Detektieren einer Position eines Schalt- bzw. Ganghebels.
  • Durch ein Durchführen von verschiedenen Arten von Vorgängen bzw. Betätigungen basierend auf diesen Detektionssignalen bestimmt das PCM 10 den Zustand des Motors 1, und den Zustand des Fahrzeugs, und gibt Regel- bzw. Steuersignale zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 67, den Zündkerzen 25, der VVT 72 und dem CVVL 73 an der Einlassseite, der VVL 71 an der Auslassseite, dem Kraftstoffzufuhrsystem 62, einem Leistungsgenerator und den Betätigungseinrichtungen bzw. Stellgliedern der verschiedenen Arten von Ventilen (dem Drosselventil 36, dem Zwischenkühler-Bypassventil 351, dem EGR Ventil 511 und dem EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil 531) gemäß dem bestimmten Zustand aus. Auf diese Weise betreibt das PCM 10 den Motor 1.
  • Es ist festzuhalten, dass, obwohl es später im Detail beschrieben wird, das PCM 10 als ”die Regel- bzw. Steuervorrichtung des Motors” bezeichnet werden kann und als ”eine Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung” für ein Regeln bzw. Steuern des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 durchgeführt wird, ”eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung” für ein Regeln bzw. Steuern des Zündzeitpunkts der Zündkerze 25 und ”eine Kraftstoffdruck-Regel- bzw. -Steuereinrichtung” für ein Regeln bzw. Steuern durch das Kraftstoffzufuhrsystem 62 des Drucks des Kraftstoffs fungiert, welcher durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 eingespritzt wird.
  • 4 illustriert ein Beispiel eines Betriebs- bzw. Betätigungsbereichs des Motors 1 dieser Ausführungsform. Innerhalb eines Bereichs niedriger Motorlast, wo die Motorlast relativ niedrig ist, führt der Motor 1 eine Verdichtungszündungsverbrennung durch, in welcher eine Verbrennung durch eine Verdichtungs-Selbstzündung ohne ein Durchführen der Zündung durch die Zündkerze 25 generiert bzw. erzeugt wird, um einen Kraftstoffverbrauch und eine Abgasemissionsleistung zu verbessern. Jedoch steigt mit der Verdichtungszündungsverbrennung die Geschwindigkeit der Verbrennung an, wenn bzw. da die Motorlast ansteigt, wobei dies in einer übermäßig scharfen bzw. starken Verbrennung resultiert und ein Problem von Verbrennungsgeräuschen, etc. bewirkt. Daher wird mit bzw. bei dem Motor 1 innerhalb eines Bereichs hoher Motorlast, wo die Motorlast relativ hoch ist, die Verdichtungszündungsverbrennung aufgehoben und zu einer Funkenzündungsverbrennung unter Verwendung der Zündkerze 25 umgeschaltet. Wie dies oben beschrieben ist, schaltet der Motor 1 einen Verbrennungsmodus gemäß dem Betriebszustand des Motors 1, insbesondere gemäß der Last des Motors 1 zwischen einem CI(Verdichtungszündungs-)Modus, wo die Verdichtungszündungsverbrennung durchgeführt wird, und einem SI(Funkenzündungs-)Modus um, wo die Funkenzündungsverbrennung durchgeführt wird. Es ist festzuhalten, dass die Grenze eines Umschaltens des Modus nicht auf das Beispiel in dem illustrierten Beispiel beschränkt bzw. begrenzt ist.
  • Der CI Modus ist bzw. wird in drei Bereiche gemäß dem Niveau der Motorlast unterteilt. Spezifisch wird innerhalb eines Bereichs niedrigster Motorlast (1) in dem CI Modus EGR Gas mit einer relativ hohen Temperatur (kann nachfolgend hierin auch als heißes EGR Gas bezeichnet werden) in den Zylinder 18 eingebracht, um eine Entzündbarkeit und eine Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung zu verbessern. Dieser Vorgang wird durch ein Einschalten der VVL 71 durchgeführt, um die Auslassregelung bzw. -steuerung mit zweimaligem Öffnen durchzuführen, in welcher das Auslassventil 22 während des Einlasshubs geöffnet wird. Die Einbringung des heißen EGR Gases erhöht eine Verdichtungsendtemperatur im Inneren des Zylinders 18 und ist vorteilhaft beim Verbessern der Entzündbarkeit bzw. Zündfähigkeit und Stabilität der Verdichtungszündungsverbrennung innerhalb des Bereichs (1) entsprechend einem Zustand geringer Last. Darüber hinaus spritzt innerhalb des Bereichs (1) die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 den Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode von dem Einlasshub bis zu einer mittleren Stufe des Verdichtungshubs ein, um ein homogenes mageres Mischgas zu bilden. Ein Luft-Überschussverhältnis λ des Mischgases kann auf etwa 2,4 oder höher eingestellt bzw. festgelegt werden und auf diese Weise kann eine Erzeugung von rohem NOx reduziert werden und es kann die Abgasemissionsleistung verbessert werden. Somit wird das magere Mischgas komprimiert bzw. verdichtet, um nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt selbst zu zünden.
  • Obwohl dies später im Detail beschrieben wird, wird in einem Teil hoher Motorlast des Bereichs (1), spezifisch innerhalb eines Teils, welches die Grenze zwischen den Bereichen (1) und (2) beinhaltet, obwohl der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs eingespritzt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases etwa auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt bzw. festgelegt. Durch ein Festlegen auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird der Dreiweg-Katalysator verwendbar und es wird eine Regelung bzw. Steuerung, welche bei einem Umschalten zwischen dem SI und CI Modus durchgeführt wird, vereinfacht, welches zu einem Erstrecken des CI Modus zu der Seite hoher Motorlast beiträgt.
  • In dem CI Modus innerhalb des Bereichs (2), wo die Motorlast höher als in dem Bereich (1) ist, wird ähnlich zu dem Teil hoher Motorlast des Bereichs (1) der Kraftstoff in den Zylinder 18 eingespritzt, um das homogene Mischgas bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) zumindest in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs auszubilden.
  • Darüber hinaus steigt innerhalb des Bereichs (2) die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 natürlich bzw. naturgemäß aufgrund des Anstiegs der Motorlast an. Daher wird die Menge des heißen EGR Gases reduziert, um eine Vorzündung zu vermeiden. Dieser Vorgang wird durch ein Einstellen einer Menge an internem EGR Gas durchgeführt, welche in den Zylinder 18 einzubringen ist.
  • Darüber hinaus wird innerhalb des Bereichs (2) das EGR Gas mit einer relativ geringen Temperatur (kann nachfolgend hierin auch als gekühltes EGR Gas bezeichnet werden) in den Zylinder 18 eingebracht. Durch ein Einbringen des heißen EGR Gases und des gekühlten EGR Gases in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis kann die Verdichtungsendtemperatur im Inneren des Zylinders 18 in geeigneter Weise eingestellt werden, es kann die scharfe bzw. starke Verbrennung vermieden werden, während die Zündfähigkeit der Verdichtungszündung sichergestellt wird, und es kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden. Es ist festzuhalten, dass ein Verhältnis des EGR Gases, welches die Summe des heißen EGR Gases und des gekühlten EGR Gases ist und in den Zylinder 18 (EGR Rate) einzubringen ist, auf eine höchst mögliche Rate unter einer Bedingung eingestellt bzw. festgelegt wird, dass das Luft-Überschussverhältnis des Mischgases auf λ ≈ 1 festgelegt bzw. eingestellt wird. Daher nimmt innerhalb des Bereichs (2) die Kraftstoffeinspritzmenge zu, wenn die Motorlast ansteigt bzw. zunimmt, und als ein Resultat nimmt die EGR Rate zunehmend ab.
  • Innerhalb eines Bereichs (3), welcher eine Grenze eines Umschaltens zwischen dem CI Modus und dem SI Modus beinhaltet und ein Bereich höchster Motorlast in dem CI Modus ist, wird die Verdichtungsendtemperatur innerhalb des Zylinders 18 noch höher. Daher kann, wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 in der Periode von dem Einlasshub bis zu der mittleren Stufe des Verdichtungshubs wie in den Bereichen (1) und (2) eingespritzt wird, eine abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung) auftreten. Andererseits wird, wenn eine große Menge des gekühlten EGR Gases mit der geringen Temperatur eingebracht wird, um die Verdichtungsendtemperatur innerhalb des Zylinders zu verringern bzw. abzusenken, sich die Entzündbarkeit der Verdichtungszündung verschlechtern. Mit anderen Worten kann die Verdichtungszündungsverbrennung nicht stabil durchgeführt werden, indem einfach die Temperatur im Inneren des Zylinders 18 geregelt bzw. gesteuert wird (Temperaturregelung bzw. -steuerung im Inneren des Zylinders). Daher kann innerhalb des Bereichs (3) durch ein Einstellen des Kraftstoffeinspritzmodus zusätzlich zu der Temperaturregelung bzw. -steuerung im Inneren des Zylinders die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden, während eine abnormale Verbrennung (z. B. Vorzündung) vermieden wird. Spezifisch wird in dem Modus einer eingestellten Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff in den Zylinder 18 wenigstens in einer Periode von einer späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu einer frühen Stufe eines Expansionshubs (nachfolgend als die Verzögerungsperiode bezeichnet) bei einem signifikant höheren Kraftstoffdruck verglichen mit dem konventionellen Modus eingespritzt. Durch eine derartige verzögerte Einspritzung bei hohem Druck kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden, während die abnormale Verbrennung innerhalb des Bereichs (3) vermieden wird. Die Details der verzögerten Einspritzung bei hohem Druck werden später beschrieben werden.
  • Innerhalb des Bereichs (3) werden, ähnlich zu dem Bereich (2), das heiße EGR Gas und das gekühlte EGR Gas in den Zylinder 18 bei einem geeigneten Verhältnis eingebracht. Somit kann die Verdichtungsendtemperatur im Inneren des Zylinders 18 geeignet eingestellt werden und es kann die Verdichtungszündungsverbrennung stabilisiert werden.
  • Während der CI Modus in die drei Bereiche gemäß dem Niveau der Motorlast unterteilt wird, wird der SI Modus in zwei Bereiche der Bereiche (4) und (5) gemäß dem Niveau der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unterteilt. Jeder der Bereiche (4) und (5) entspricht einem Bereich, wo die Motorlast höher als in den Bereichen (1) bis (3) ist, welche oben beschrieben sind, und entspricht spezifisch einem Bereich, wo die Motorlast höher als ein vorbestimmter Wert ist. In dem Beispiel von 4 entspricht, wenn der Betriebsbereich des Motors 1 in zwei Bereiche von Bereichen einer niedrigen und hohen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl unterteilt wird, der Bereich (4) dem Bereich niedriger Geschwindigkeit und es entspricht der Bereich (5) dem Bereich hoher Geschwindigkeit. Mit anderen Worten entspricht der Bereich (4) einem Bereich niedriger Motorgeschwindigkeit, wo die Motorgeschwindigkeit unter einem vorbestimmten Wert liegt, und es entspricht der Bereich (5) einem Bereich hoher Motorgeschwindigkeit, wo die Motorgeschwindigkeit über der vorbestimmten Geschwindigkeit ist bzw. liegt. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass sich innerhalb des Betriebsbereichs von 4 die Grenze zwischen den Bereichen (4) und (5) in den Richtungen einer Motorlast erstreckt und sich zu einer der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlrichtungen neigt; jedoch ist die Grenze zwischen den Bereichen (4) und (5) nicht auf das illustrierte Beispiel beschränkt.
  • In jedem der Bereiche (4) und (5) ist bzw. wird das Mischgas eingestellt, um das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ähnlich zu den Bereichen (2) und (3) zu erzielen. Daher ist bzw. wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) über die Grenze zwischen dem CI und SI Modus hinweg fixiert. Durch dieses Festlegen wird der Dreiweg-Katalysator verwendbar. Darüber hinaus ist bzw. wird in den Bereichen (4) und (5) eine Öffnung des EGR Ventils 511 eingestellt, während das Drosselventil 36 im Wesentlichen vollständig geöffnet ist, so dass die Mengen an Frischluft und des externen EGR Gases eingestellt werden, welche in den Zylinder 18 einzubringen sind. Die Einstellung des Gasverhältnisses, welches in den Zylinder 18 wie oben eingebracht wird, kann einen Pumpenverlust reduzieren, und durch ein Einbringen einer großen Menge des EGR Gases in den Zylinder 18 kann unterdrückt werden, dass die Verbrennungstemperatur der Funkenzündungsverbrennung niedrig ist, und es kann auch ein Kühlverlust reduziert werden. Innerhalb der Bereiche (4) und (5) wird das externe EGR Gas, welches hauptsächlich durch die EGR Kühleinrichtung 52 gekühlt wird, in den Zylinder 18 eingebracht, wobei dies effektiv ist, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden und auch die Erzeugung von rohem NOx zu unterdrücken. Die Öffnungen des EGR Ventils 511 und des EGR Kühleinrichtungs-Bypassventils 531 sind bzw. werden reduziert, wenn die Motorlast ansteigt. Hier ist die Öffnung des EGR Ventils 511 relativ größer als diejenige des EGR Kühleinrichtungs-Bypassventils 531, d. h., die Menge des gekühlten EGR Gases ist größer als die des heißen EGR Gases. Darüber hinaus erreicht aufgrund des Anstiegs der Motorlast das EGR Kühleinrichtungs-Bypassventil 531 einen vollständig geschlossenen Zustand früher als das EGR Ventil 511. Es ist festzuhalten, dass innerhalb eines Bereichs voller Motorlast das EGR Ventil 511 vollständig geschlossen wird, um die externe EGR aufzuheben.
  • Das geometrische Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis des Motors 1 ist bzw. wird, wie dies oben beschrieben ist, auf etwa 15:1 oder höher (z. B. etwa 18:1) eingestellt bzw. festgelegt. Da ein hohes Verdichtungsverhältnis die Kompressionsendtemperatur und einen Kompressionsenddruck im Inneren des Zylinders erhöht, ist es vorteilhaft für ein Stabilisieren der Verdichtungs- bzw. Kompressionszündungsverbrennung in dem CI Modus, insbesondere innerhalb des Bereichs niedriger Motorlast des CI Modus (z. B. dem Bereich (1)). Demgegenüber bewirkt in dem SI Modus entsprechend dem Bereich hoher Motorlast ein derartiges hohes Kompressionsverhältnis ein Problem in dem Motor 1, dass eine abnormale Verbrennung (z. B. eine Vorzündung und ein Klopfen) leicht auftritt.
  • Somit wird mit bzw. bei dem Motor 1 innerhalb der Bereiche (4) und (5) des SI Modus die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, welche oben beschrieben ist, durchgeführt, um die abnormale Verbrennung zu vermeiden. Spezifisch wird innerhalb des Bereichs (4) nur die verzögerte Einspritzung bei hohem Druck, in welcher der Kraftstoff in den Zylinder 18 bei einem hohen Kraftstoffdruck (z. B. wenigstens etwa 30 MPa oder höher) in der Verzögerungsperiode von der späten Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs eingespritzt wird, durchgeführt. Andererseits kann innerhalb des Bereichs (5) ein Teil des Kraftstoffs für die Einspritzung in den Zylinder 18 in einer Einlasshubperiode eingespritzt werden, in welcher das Einlassventil 21 geöffnet ist, und der Rest des Kraftstoffs wird in den Zylinder 18 in der Verzögerungsperiode eingespritzt. Mit anderen Worten werden unterteilte Einspritzungen des Kraftstoffs innerhalb des Bereichs (5) durchgeführt. In dieser Ausführungsform bedeutet die Einlasshubperiode, in welcher das Einlassventil 21 geöffnet ist, eine Periode, welche nicht basierend auf der Position des Kolbens, sondern basierend auf dem Öffnen und Schließen des Einlassventils definiert ist bzw. wird. Daher kann der Einlasshub in dieser Ausführungsform von dem Zeitpunkt, zu welchem der Kolben einen unteren Totpunkt des Einlasshubs erreicht, in Abhängigkeit von dem Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 versetzt sein, welcher durch die VVT 72 und den CVVL 73 geändert wird.
  • Als nächstes wird ein Regel- bzw. Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist eine Ansicht, welche den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt und den Zündzeitpunkt illustriert, welche innerhalb eines Bereichs niedriger Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und hoher Motorlast (z. B. dem Bereich (4) in 4) in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden. In 5 bezeichnet die horizontale Achse das effektive Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis in einer Weise, dass das effektive Verdichtungsverhältnis abnimmt, wenn es sich nach links bewegt, und ansteigt, wenn es sich nach rechts bewegt. Ein Bereich des effektiven Verdichtungsverhältnisses in dieser horizontalen Achse beträgt von etwa 14:1 bis etwa 19:1. Darüber hinaus bezeichnet in 5 die vertikale Achse einen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts in Bezug auf den oberen Verdichtungstotpunkt (nachfolgend hierin geeignet als ”TDC” bezeichnet) in einer Weise, dass die Aufwärtsrichtung eine vorrückende Seite von dem oberen Verdichtungstotpunkt anzeigt und die Abwärtsrichtung eine verzögernde Seite von dem oberen Verdichtungstotpunkt anzeigt.
  • Ein Bereich R1 in 5 zeigt einen Bereich an, wo eine Vorzündung stattfindet bzw. auftritt, wenn die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird. Wenn die Vorzündung auftritt, entzündet sich das Mischgas selbst vor einem normalen Verbrennungsstartzeitpunkt, welcher durch eine Funkenzündung ausgelöst wird. Basierend auf dem Bereich R1 kann verstanden werden, dass sich der Bereich, wo die Vorzündung auftritt, zu der verzögernden Seite erstreckt, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt. Dieses Resultat zeigt bzw. deutet an, dass, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis erhöht wird, um die Vorzündung zu unterdrücken, der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt verzögert werden muss, d. h., die Zeitperiode von dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt bis zu dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC verkürzt werden muss.
  • In dieser Ausführungsform regelt bzw. steuert das PCM 10 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67, um die Kraftstoffeinspritzung gemäß einem Graph G1 entsprechend im Wesentlichen der Grenze des Bereichs R1 (entsprechend einer Grenze des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts, um nicht die Vorzündung zu bewirken) zu starten, um die Vorzündung zu unterdrücken. Spezifisch wendet das PCM 10 einen Zeitpunkt bzw. eine Zeitsteuerung an dem Graph G1 entsprechend einem gegenwärtigen effektiven Verdichtungsverhältnis (welches durch ein bekanntes Verfahren basierend auf einem Volumen im Inneren des Zylinders, einem Volumen im Inneren des Kopfes, dem Ventilzeitpunkt bzw. der Ventilsteuerung, etc. berechnet werden kann) als den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 an. In diesem Fall unterdrückt das PCM 10 die Vorzündung durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts derart, dass die Zeitperiode von dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt bis zu dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC kürzer wird, wenn bzw. da das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass in einer Situation, wo das effektive Verdichtungsverhältnis beträchtlich hoch ist, die Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC gestartet wird. In diesem Fall kann die gesamte Menge des Kraftstoffs für die Einspritzung nicht an dem Verdichtungshub eingespritzt werden und es setzt sich die Kraftstoffeinspritzung selbst an dem Expansionshub fort, welcher nach dem Verdichtungshub liegt.
  • Andererseits zeigen Graphen G2 und G3 in 5 Zündzeitpunkte an, wenn die oben beschriebene Mischgasbildungs-Zeitperiode (siehe 3) von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 bis zu dem Zeitpunkt, bis das Mischgas um die Zündkerze 25 gebildet ist bzw. wird, an dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt bzw. der Kraftstoffeinspritz-Zeitsteuerung gemäß dem Graph G1 angewandt wird. Mit anderen Worten entspricht jede(r) der Zündzeitpunkte bzw. -steuerungen, welche durch die Graphen G2 und G3 angezeigt sind bzw. werden, einem derartigen Zündzeitpunkt bzw. einer derartigen Zündzeitgebung bzw. -steuerung, dass in einem Fall, wo die Zündung bei diesem Zündzeitpunkt durchgeführt wird, nachdem die Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Graph G1 gestartet wird, eine ausreichende Zeitperiode für ein Erhalten einer geeigneten Mischleistung des Mischgases im Inneren der Verbrennungskammer sichergestellt werden kann und Rauch nicht erzeugt wird. Spezifisch zeigt der Graph G2 eine Begrenzung bzw. Beschränkung des Zündzeitpunkts an, damit kein Rauch erzeugt wird, wenn ein vergleichsweise geringer Kraftstoffdruck (z. B. etwa 40 MPa) verwendet wird.
  • Spezifischer zeigt der Graph G2 an, dass Rauch erzeugt werden kann, wenn der Zündzeitpunkt von dem Graph G2 vorgerückt bzw. vorgestellt wird, und Rauch nicht erzeugt wird, wenn der Zündzeitpunkt von dem Graph G2 verzögert wird. Andererseits zeigt der Graph G3 eine Begrenzung bzw. Beschränkung des Zündzeitpunkts an, damit Rauch nicht erzeugt wird, wenn ein vergleichsweise hoher Kraftstoffdruck (z. B. etwa 120 MPa) verwendet wird. Spezifischer zeigt der Graph G3 an, dass Rauch erzeugt werden kann, wenn der Zündzeitpunkt von dem Graph G3 vorgestellt wird, und dass Rauch nicht erzeugt wird, wenn der Zündzeitpunkt von dem Graph G3 verzögert wird. Basierend auf den Graphen G2 und G3 kann verstanden werden, dass sich der Zeitpunkt, zu welchem die Zündung ohne ein Bewirken von Rauch durchgeführt werden kann, zu der vorrückenden Seite verschiebt, wenn der Kraftstoffdruck erhöht wird. Eine derartige Verschiebung tritt auf, da, wenn der Kraftstoffdruck erhöht wird, eine Zerstäubung des Kraftstoffnebels unterstützt wird und eine erreichte bzw. zurückgelegte Distanz des Kraftstoffnebels länger wird, wobei dies die Mischgasbildungs-Zeitperiode verkürzt.
  • Als nächstes wird der Zündzeitpunkt bzw. die Zündzeitgebung bzw. -steuerung, welche(r) in dieser Ausführungsform angewandt wird, beschrieben. In dieser Ausführungsform regelt bzw. steuert im Hinblick auf ein Unterdrücken einer Erzeugung von Rauch das PCM 10 die Zündkerze 25, um wenigstens zu einem Zündzeitpunkt auf der verzögernden Seite des Zündzeitpunkts auf einem der Graphen G2 und G3 (beinhaltend den Zündzeitpunkt auf dem einen der Graphen G2 und G3) basierend auf dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 und dem verwendeten Kraftstoffdruck zu zünden. Darüber hinaus wendet im Hinblick auf ein Sicherstellen des Kraftstoffverbrauchs, wenn nur der Zündzeitpunkt geändert wird, das PCM 10 soweit wie möglich einen vorbestimmten Zündzeitpunkt an, mit bzw. bei welchem ein höchstes Motordrehmoment erhalten wird (nachfolgend hierin einfach als ”MBT” bezeichnet). Mit anderen Worten wendet das PCM 10 das MBT soweit wie möglich in dem Ausmaß an, dass der Rauch nicht erzeugt wird. Nachfolgend wird ein Fall, wo der obere Verdichtungstotpunkt TDC als das MBT angewandt wird, als ein Beispiel beschrieben.
  • Zuerst befindet sich, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis unter CR1 ist bzw. liegt, der Zündzeitpunkt, mit welchem Rauch nicht erzeugt wird, wenn der vergleichsweise niedrige Kraftstoffdruck verwendet wird (siehe den Graph G2), auf der vorrückenden bzw. vorgestellten Seite des oberen Verdichtungstotpunkts TDC, welcher der MBT ist. Somit kann, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis unter CR1 liegt, gesagt werden, dass der obere Verdichtungstotpunkt TDC als der MBT erzielt bzw. erreicht werden kann, ohne Rauch zu bewirken, selbst wenn der vergleichsweise niedrige Kraftstoffdruck verwendet wird. Daher regelt bzw. steuert, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis unter CR1 liegt, das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um einen vergleichsweise niedrigen Kraftstoffdruck (z. B. etwa 40 MPa) einzustellen bzw. festzulegen, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem oberen Verdichtungstotpunkts TDC als dem MBT zu zünden.
  • Andererseits befindet sich, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis CR1 oder höher ist, der Zündzeitpunkt, mit bzw. bei welchem Rauch nicht erzeugt wird, wenn der vergleichsweise niedrige Kraftstoffdruck verwendet wird (siehe den Graph G2), auf der verzögernden Seite des oberen Verdichtungstotpunkts TDC, welcher der MBT ist. Somit ist es, wenn der vergleichsweise niedrige Kraftstoffdruck verwendet wird, mit dem effektiven Verdichtungsverhältnis bei CR1 oder höher, schwierig, den oberen Verdichtungstotpunkt TDC als den MBT zu erzielen bzw. zu erreichen, ohne Rauch zu bewirken. Demgegenüber befindet sich innerhalb eines Bereichs, wo das effektive Verdichtungsverhältnis CR1 oder höher, jedoch unter CR2 ist, der Zündzeitpunkt, mit welchem Rauch nicht erzeugt wird, wenn der vergleichsweise hohe Kraftstoffdruck verwendet wird (siehe den Graph G3), auf der vorgerückten Seite des oberen Verdichtungstotpunkts TDC, welcher der MBT ist. Somit kann innerhalb dieses Bereichs des effektiven Verdichtungsverhältnisses gesagt werden, dass der obere Verdichtungstotpunkt TDC als der MBT erzielt werden kann, ohne Rauch zu bewirken, indem der vergleichsweise hohe Kraftstoffdruck verwendet wird. Daher regelt bzw. steuert innerhalb des Bereichs, wo das effektive Verdichtungsverhältnis CR1 oder höher, jedoch unter CR2 ist, das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um einen vergleichsweise hohen Kraftstoffdruck (z. B. etwa 120 MPa) einzustellen bzw. festzulegen, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC als dem MBT zu zünden.
  • Jedoch befindet sich, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis CR2 oder höher ist, der Zündzeitpunkt, bei welchem Rauch nicht erzeugt wird, wenn der vergleichsweise hohe Kraftstoffdruck verwendet wird (siehe den Graph G3), auf der verzögernden Seite des oberen Verdichtungstotpunkts TDC, welcher der MBT ist. Somit ist es, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis CR2 oder höher ist, schwierig, den oberen Verdichtungstotpunkt TDC als den MBT zu erzielen, ohne Rauch zu bewirken. Daher priorisiert, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis CR2 oder höher wird, das PCM 10 die Rauchunterdrückung gegenüber der Erzielung bzw. dem Erhalt des oberen Verdichtungstotpunkts TDC als dem MBT und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um den Zündzeitpunkt auf dem Graph G3 anstelle des MET anzuwenden. Mit anderen Worten verzögert, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis CR2 oder höher wird, das PCM 10 den Zündzeitpunkt gemäß dem Graph G3 von dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC, wenn bzw. da das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt, um sicher Rauch zu unterdrücken.
  • Es ist festzuhalten, dass in dieser Ausführungsform das Verfahren eines Regelns bzw. Steuerns des Zündzeitpunkts basierend auf dem effektiven Verdichtungsverhältnis aus Gründen der Einfachheit beschrieben ist bzw. wird; jedoch kann der Zündzeitpunkt bzw. die Zündzeitgebung basierend auf dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 geregelt bzw. gesteuert werden, welcher gemäß dem effektiven Verdichtungsverhältnis angewandt wird. In diesem Fall regelt bzw. steuert, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 auf der vorgerückten Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts T1 entsprechend dem effektiven, oben beschriebenen Verdichtungsverhältnis CR2 ist bzw. liegt (der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt entsprechend dem effektiven Verdichtungsverhältnis CR2 auf dem Graph G1), das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um den Kraftstoffdruck einzustellen, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC als dem MBT zu zünden. Spezifisch regelt bzw. steuert, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt (d. h., wenn die Motorlast ansteigt), das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um den Kraftstoffdruck anzuheben, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC als dem MBT zu zünden, um geeignet den oberen Verdichtungstotpunkt TDC als den MBT zu erzielen, ohne Rauch zu bewirken. Andererseits priorisiert, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 auf der verzögernden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts T1 ist bzw. liegt, das PCM 10 die Rauchunterdrückung gegenüber der Erzielung des oberen Verdichtungstotpunkts TDC als dem MBT, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um den Zündzeitpunkt gemäß dem Graph G3 basierend auf dem verzögernden Ausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt T1 zu verzögern.
  • Darüber hinaus ist bzw. wird in dieser Ausführungsform das Beispiel, in welchem der obere Verdichtungstotpunkt TDC als der MBT angewandt wird, beschrieben; jedoch ist der MBT nicht auf den oberen Verdichtungstotpunkt TDC beschränkt bzw. begrenzt. Beispielsweise kann ein Zündzeitpunkt, welcher geringfügig von dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC verzögert ist, als der MBT angewandt werden.
  • Darüber hinaus kann in einem anderen Beispiel anstelle eines derartigen MBT ein Zündzeitpunkt, welcher im Hinblick auf ein Unterdrücken eines Klopfens (nachfolgend hierin als der ”Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt” bezeichnet) definiert ist bzw. wird, angewandt werden. Ein derartiger Zündzeitpunkt ist bzw. wird durch einen Graph G4 in 5 angezeigt. Der Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt entspricht einer Grenze, welche derart definiert ist, dass ein Klopfen auftreten kann, wenn die Zündung auf der vorrückenden bzw. vorgerückten Seite des Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkts durchgeführt wird, und ein Klopfen nicht auftritt, wenn die Zündung auf der verzögernden Seite des Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkts durchgeführt wird.
  • Wenn ein derartiger Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt verwendet wird, wendet das PCM 10 den Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt soweit wie möglich in dem Ausmaß an, dass Rauch nicht erzeugt wird. Wie dies in 5 illustriert ist, ist ein höchstes effektives Verdichtungsverhältnis, mit bzw. bei welchem der Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt erzielt werden kann, ohne Rauch zu bewirken, CR3 (entsprechend CR2 in dem obigen Fall), und der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt entsprechend dem effektiven Verdichtungsverhältnis CR3, mit anderen Worten der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt auf dem Graph G1 entsprechend dem effektiven Verdichtungsverhältnis CR3, ist T2 (entsprechend dem vorbestimmten Zeitpunkt T1 in dem obigen Fall, und nachfolgend hierin als der ”vorbestimmte Zeitpunkt T2” bezeichnet).
  • Wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 auf der vorgerückten Seite des vorbestimmten Zeitpunkts T2 ist bzw. liegt, regelt bzw. steuert das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um den Kraftstoffdruck einzustellen, und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt zu zünden. Spezifisch regelt bzw. steuert das PCM 10 das Kraftstoffzufuhrsystem 62, um den Kraftstoffdruck anzuheben bzw. zu erhöhen, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt (d. h., wenn die Motorlast ansteigt), und regelt bzw. steuert die Zündkerze 25, um an dem Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt zu zünden, um geeignet den Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkt zu erzielen, ohne Rauch zu bewirken. Andererseits regelt bzw. steuert, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt gemäß dem Graph G1 die verzögernden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts T2 erreicht, um die Rauchunterdrückung zu priorisieren, das PCM 10 die Zündkerze 25, um den Zündzeitpunkt auf dem Graph G3 anstelle des Klopfbeschränkungs-Zündzeitpunkts anzuwenden. Mit anderen Worten verzögert das PCM 10 den Zündzeitpunkt gemäß dem Graph G3 basierend auf dem verzögernden bzw. Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt T2.
  • Es ist festzuhalten, dass in dieser Ausführungsform der Zündzeitpunkt durch ein Verwenden der zwei Kraftstoffdrücke (siehe die Graphen G2 und G3 in 5) geregelt bzw. gesteuert wird, mit anderen Worten der Kraftstoffdruck zwischen den zwei Niveaus durch das Kraftstoffzufuhrsystem 62 umgeschaltet wird; es ist dies jedoch nicht darauf beschränkt bzw. begrenzt, und es kann der Zündzeitpunkt durch ein Umschalten des Kraftstoffdrucks unter drei oder mehreren Niveaus oder durch ein sanftes Variieren des Kraftstoffdrucks geregelt bzw. gesteuert werden. In diesem Fall wird eine größere Anzahl von Graphen entsprechend den Graphen G2 und G3, welche in 5 illustriert sind, verwendet. Darüber hinaus ist der Kraftstoffdruck nicht darauf beschränkt, zwischen etwa 40 MPa und etwa 120 MPa geregelt bzw. gesteuert zu werden, und es kann der Kraftstoffdruck geregelt bzw. gesteuert werden, um unter etwa 40 MPa oder über etwa 120 MPa zu liegen.
  • Als nächstes werden Betätigungen und Effekte der Regel- bzw. Steuervorrichtung des Motors gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß dieser Ausführungsform verzögert, um eine Vorzündung zu unterdrücken, das PCM 10 den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt, wenn bzw. da das effektive Verdichtungsverhältnis ansteigt, um die Zeitperiode von dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt bis zu dem oberen Verdichtungstotpunkt TDC zu verkürzen, und wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt die verzögernde Seite von einem der vorbestimmten Zeitpunkte T1 und T2 erreicht, um die Rauchunterdrückung zu priorisieren, verzögert das PCM 10 den Zündzeitpunkt basierend auf dem verzögernden Ausmaß von einem der vorbestimmten Zeitpunkte T1 und T2. Somit können eine Vorzündung als auch Rauch beide sicher unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus legt gemäß dieser Ausführungsform das PCM 10 den Zündzeitpunkt basierend auf der Mischgasbildungs-Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 bis dahin fest, bis das Mischgas, beinhaltend den eingespritzten Kraftstoff, die Zündkerze 25 über den Hohlraum 141 des Kolbens 14 erreicht. Somit kann die geeignete Mischleistung des Mischgases im Inneren der Verbrennungskammer sichergestellt werden, und es kann der Rauch effektiv bzw. wirksam unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus wird gemäß dieser Ausführungsform, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt auf der vorgerückten Seite von einem der vorbestimmten Zeitpunkte T1 und T2 ist bzw. liegt, der Kraftstoffdruck erhöht, wenn die Motorlast ansteigt, und es wird MBT als der Zündzeitpunkt angewandt. Somit kann ein geeigneter Kraftstoffverbrauch sichergestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    10
    PCM
    14
    Kolben
    141
    Hohlraum
    25
    Zündkerze
    62
    Kraftstoffzufuhrsystem
    67
    Kraftstoffeinspritzeinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012-172662 A [0003, 0003, 0004]

Claims (10)

  1. Verbrennungsmotor, welcher ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von etwa 14:1 oder höher aufweist, wobei der Motor konfiguriert ist für: ein Starten einer Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt; und ein Verzögern eines Zündzeitpunkts, wenn ein Zeitpunkt für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert ist.
  2. Motor nach Anspruch 1, wobei der Motor einen Kolben (14) aufweist, welcher mit einem nach unten gerichteten Hohlraum (19) an einem oberen Teil ausgebildet ist und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) des Motors den Kraftstoff in Richtung zu dem Hohlraum (19) des Kolbens (14) einspritzt, und/oder eine Kraftstoffdruck-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Erhöhen eines Drucks des Kraftstoffs, wenn die Motorlast ansteigt.
  3. Regel- bzw. Steuervorrichtung eines Motors, welcher bei einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, wobei ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors etwa 14:1 oder höher ist, wobei die Regel- bzw. Steuervorrichtung (10) umfasst: eine Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) des Motors, um eine Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs zu starten, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt; und eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Regeln bzw. Steuern einer Zündkerze (25) des Motors, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wenn ein Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert wird.
  4. Regel- bzw. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt verzögert, wenn ein effektives Verdichtungsverhältnis ansteigt, um eine Zeitperiode von dem Start der Kraftstoffeinspritzung zu einem oberen Totpunkt an dem Verdichtungshub zu verkürzen.
  5. Regel- bzw. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung auf der verzögernden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts liegt, die Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung den Zündzeitpunkt basierend auf dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung und einer Mischgasbildungs-Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) einstellt bzw. festlegt, bis ein Mischgas um die Zündkerze (25) gebildet ist.
  6. Regel- bzw. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Motor einen Kolben (14) aufweist, welcher mit einem nach unten gerichteten Hohlraum (19) an einem oberen Teil ausgebildet ist, und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) den Kraftstoff in Richtung zu dem Hohlraum (19) des Kolbens (14) einspritzt, und wobei die Mischgasbildungs-Zeitperiode basierend auf einer Zeitperiode von der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) bis zu dem Zeitpunkt definiert ist, bis das Mischgas, welches den eingespritzten Kraftstoff beinhaltet, die Zündkerze (25) über den Hohlraum (19) erreicht.
  7. Regel- bzw. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 6, darüber hinaus umfassend eine Kraftstoffdruck-Regel- bzw. -Steuereinrichtung für ein Erhöhen eines Drucks des Kraftstoffs, wenn die Motorlast ansteigt, um als den Zündzeitpunkt der Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung einen vorbestimmten Zündzeitpunkt anzuwenden, mit welchem ein höchstes Motordrehmoment (MBT) erhalten wird, wenn sich der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung auf einer vorgerückten bzw. vorrückenden Seite des vorbestimmten Zeitpunkts befindet und nur der Zündzeitpunkt geändert wird.
  8. Regel- bzw. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung den Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt einstellt bzw. festlegt, um eine Vorzündung zu vermeiden, in welcher sich Mischgas vor einem Startzeitpunkt einer normalen Verbrennung selbst entzündet, welcher durch eine Funkenzündung ausgelöst wird.
  9. Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors, welcher bei einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, wobei ein geometrisches Verdichtungsverhältnis des Motors etwa 14:1 oder höher ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst eines: Regelns bzw. Steuerns einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (67) des Motors, um eine Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Hälfte eines Verdichtungshubs innerhalb eines Motorbetriebsbereichs zu starten, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unter einem vorbestimmten Wert liegt und eine Motorlast über einem vorbestimmten Wert liegt; und Regelns bzw. Steuerns einer Zündkerze (25) des Motors, um einen Zündzeitpunkt zu verzögern, wenn ein Zeitpunkt für ein Starten der Kraftstoffeinspritzung auf einer verzögernden Seite eines vorbestimmten Zeitpunkts liegt, wobei der Zündzeitpunkt basierend auf einem Verzögerungsausmaß des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts von dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert wird.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des Verfahrens von Anspruch 9 durchführen können.
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