DE102018003999B4 - Dieselmotor, Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Dieselmotor, Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt Download PDF

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Abstract

Dieselmotor (1), umfassend:einen Kolben (14), welcher mit einem Hohlraum (140) ausgebildet und dafür konfiguriert ist, sich in einem Zylinder (11a) entlang einer Mittelachse (X) des Zylinders (11a) hin und her zu bewegen; undeine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18), welche einer oberen Fläche (14c) des Kolbens (14) zugewandt angeordnet und dafür konfiguriert ist, Kraftstoff entlang mindestens einer Einspritzachse einzuspritzen, wobeidie Einspritzachse durch eine Düsenöffnungsmittellinie (18b) definiert ist,die innere Fläche (140a) des Hohlraums (140) in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse (X) des Zylinders (11a) aufweist, enthält:einen Randabschnitt (141d) nahe einer Öffnungsfläche des Hohlraums (140) in der oberen Fläche (14c) des Kolbens (14);einen erhöhten mittleren Abschnitt (141b), welcher sich von einem unteren Bereich des Hohlraums (140) in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) erhebt; undeinen gewölbten Abschnitt (141c), welcher den Randabschnitt (141d) mit dem erhöhten mittleren Abschnitt (141b) in Form eines Bogens verbindet, welcher sich einwärts in Richtung zu der Mittelachse (X) öffnet,wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist:wenn der Kolben (14) nahe einem oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts angeordnet ist, eine erste Einspritzung (Q1)durchzuführen, sodass der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) in Richtung zu dem Hohlraum (140) im Wesentlichen entlang der Einspritzachse strömt, auf eine innere Fläche (140a) des Hohlraums (140) trifft, dann entlang der inneren Fläche (140a) des Hohlraums (140) von einer von der Einspritzachse versetzten Position aus in Richtung zu der Einspritzvorrichtung (18) zurück strömt, undzumindest in einer bestimmten Betriebsart zu einem Zeitpunkt nach der ersten Einspritzung (Q1), und zu dem der Kraftstoff der ersten Einspritzung zurück strömt, eine zweite Einspritzung (Q2) in Richtung zu dem Hohlraum (140) durchzuführen, so dass der zurückgekehrte Kraftstoff der ersten Einspritzung (Q1) von der Düsenöffnungsachse (18b) derart versetzt ist, dass sich der Kraftstoff der ersten Einspritzung (Q1) nicht mit dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung (Q2) vermischt.

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Diese Erfindung betrifft einen Dieselmotor. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Dieselmotors und ein Computerprogrammprodukt.
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • Die JP 2012 - 031 844 A offenbart einen Dieselmotor, welcher eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung ausführt. Die Nacheinspritzung stimuliert die Oxidation von in einem Brennraum erzeugtem Ruß und reduziert die Emission von Ruß.
  • Der in der JP 2012 - 031 844 A beschriebene Dieselmotor führt die Nacheinspritzung zu einem derartigen Zeitpunkt aus, dass ein Teil des durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzten Kraftstoff außerhalb eines in einem Kolben ausgebildeten Hohlraums ankommt. Das heißt, dass die Nacheinspritzung auf dem Arbeitstakt oder Arbeitshub ausgeführt wird, wenn der Kolben sich von einem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts oder Verdichtungshubs abwärts bewegt. Daher trägt der Kraftstoff der Nacheinspritzung nicht viel zum Erzeugen eines Motordrehmoments bei. Zwar ist die Nacheinspritzung wirksam zum Reduzieren der Rußemission, doch ist sie von Nachteil für den Brennstoffwirkungsgrad.
  • In dieser Hinsicht ist das Vorziehen des Zeitpunkts der Nacheinspritzung vorteilhaft zum Erhöhen des Motordrehmoments und zum Verbessern des Wärmewirkungsgrads. Dies bewirkt jedoch, dass ein zeitlicher Abstand zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung kürzer wird; daher wird eine Kraftstoffkonzentration lokal hoch, und es entsteht ein neues Problem der Rußerzeugung.
  • JP 2012 - 241 638 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Haupteinspritzung und einer Nacheinspritzung zum Verhindern von Rauch.
  • US 2018 / 0 320 627 A1 offenbart eine Schätz- und Steuervorrichtung für ein Verbrennungssystem zum Schätzen eines Einspritzbereichs einer Nacheinspritzung.
  • DE 196 21 635 A1 beschreibt einen Dieselmotor mit einem Drallkanal und einem Füllkanal sowie zwei Auslaßkanälen.
  • WO 2010 / 081 491 A1 beschreibt einen kleinen direkteinspritzenden Dieselmotor mit höchstes 250 ccm Hubraum.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Diese Offenbarung erfolgt angesichts der obigen Situationen und zielt darauf ab, sowohl eine Verringerung der Rußemission als auch eine Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Insbesondere wird gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung ein Dieselmotor angegeben, welcher mindestens einen Kolben, der mit einem Hohlraum ausgebildet und dafür konfiguriert ist, in einem Zylinder entlang einer Mittelachse des Zylinders hin- und hergehend bewegt zu werden, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält, welche so angeordnet ist, dass sie im Wesentlichen einer oberen Fläche des Kolbens zugewandt ist, und welche dafür konfiguriert ist, Kraftstoff entlang einer Einspritzachse einzuspritzen, wobei die Einspritzachse durch eine Düsenöffnungsmittellinie definiert ist, die innere Fläche des Hohlraums in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse des Zylinders aufweist, enthält: einen Randabschnitt nahe einer Öffnungsfläche des Hohlraums in der oberen Fläche des Kolbens; einen erhöhten mittleren Abschnitt, welcher sich von einem unteren Bereich des Hohlraums in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erhebt; und einen gewölbten Abschnitt, welcher den Randabschnitt mit dem erhöhten mittleren Abschnitt in Form eines Bogens verbindet, welcher sich einwärts in Richtung zu der Mittelachse öffnet, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert ist, wenn der Kolben nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, eine erste Einspritzung auszuführen, sodass der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung im Wesentlichen entlang der Einspritzachse zu dem Hohlraum strömt, auf eine Innenfläche des Hohlraums trifft, dann entlang der Innenfläche des Hohlraums von einer von der Einspritzachse versetzten Position aus zurück zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung strömt und eine zweite Kraftstoffeinspritzung im Wesentlichen zu dem Hohlraum hin zu einem Zeitpunkt auszuführen, der nach der ersten Einspritzung liegt und zu dem der Kraftstoff der ersten Einspritzung zurück strömt, so dass der zurückgekehrte Kraftstoff der ersten Einspritzung von der Düsenöffnungsachse derart versetzt ist, dass sich der Kraftstoff der ersten Einspritzung nicht mit dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung vermischt.
  • Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung die erste Einspritzung ausführt, strömt der entlang der Einspritzachse strömende Kraftstoff nach dem Auftreffen auf die Innenfläche des Hohlraums von der Position des Hohlraums, die von der Einspritzachse versetzt ist, zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zurück. Somit ändert der Hohlraum die Strömungsrichtung des Kraftstoffs.
  • Da die erste Einspritzung ausgeführt wird, wenn der Kolben nahe dem oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts angeordnet ist, entspricht diese einer Haupteinspritzung, welche zum Erzeugen eines Drehmoments des Motors beiträgt. Der Kraftstoff der ersten Einspritzung kann zum Zeitpunkt des Rückströmens teilweise beginnen zu verbrennen. Der Kraftstoff der ersten Einspritzung kann den Kraftstoffstrahl und das Verbrennungsgas enthalten.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt die zweite Einspritzung zu dem Zeitpunkt durch, der nach der ersten Einspritzung liegt und zu dem der Kraftstoff der ersten Einspritzung zurück strömt. Der Kraftstoff der ersten Einspritzung, welcher zurück strömt, ist von der Einspritzachse versetzt. Daher vermischen sich der Kraftstoff der ersten Einspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung nicht miteinander. Somit wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs lokal hoch wird, und die Erzeugung von Ruß wird reduziert.
  • Andererseits wird die zweite Einspritzung zu dem Hohlraum hin ausgeführt. Ein zeitlicher Abstand zwischen der nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts ausgeführten ersten Einspritzung und der folgenden zweiten Einspritzung ist kurz. Daher trägt auch der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zum Erzeugen des Motordrehmoments bei.
  • Zudem wird durch Ausführen der zweiten Einspritzung die Oxidation von Ruß, welcher erzeugt wird, wenn der Kraftstoff der ersten Einspritzung verbrennt, stimuliert, und daher wird die Rußemission reduziert.
  • Gemäß dieser Konfiguration werden sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads erreicht.
  • Die Innenfläche des Hohlraums enthält in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse des Zylinders enthält, einen Randabschnitt nahe einer Öffnungsfläche des Hohlraums in der oberen Fläche des Kolbens, einen erhöhten mittleren Abschnitt, welcher sich von einem Bodenbereich des Hohlraums zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erhebt, und einen gewölbten Abschnitt, welcher den Randabschnitt mit dem erhöhten mittleren Abschnitt in Form eines einwärts zu der Mittelachse geöffneten Bogens verbindet. Der in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoff kann von dem gewölbten Abschnitt des Hohlraums entlang dem erhöhten mittleren Abschnitt strömen, um von der von der Einspritzachse versetzten Position aus in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zurückzukehren, wobei die Position von der Einspritzachse in einer Abwärtsrichtung des Kolbens versetzt ist.
  • Da die Innenfläche des Hohlraums den erhöhten mittleren Abschnitt, den gewölbten Abschnitt und den Randabschnitt enthält, strömt der Kraftstoff, wenn der Kraftstoff zu dem Hohlraum hin eingespritzt wird, entlang dem gewölbten Abschnitt zu dem Bodenbereich des Hohlraums, strömt dann entlang dem erhöhten mittleren Abschnitt zu der Öffnungsfläche des Hohlraums. So wird eine Wirbelströmung in dem Hohlraum erzeugt. Der Kraftstoff der ersten Einspritzung strömt im Vergleich zu der zweiten Einspritzung entlang der Innenfläche des Hohlraums an der Position in Richtung zu der Abwärtsrichtung des Kolbens zurück, und es wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs lokal hoch wird. Ferner stimuliert die Wirbelströmung das Vermischen von Luft mit dem Kraftstoff, was auch die Erzeugung von Ruß verringert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung wird ferner ein Dieselmotor angegeben, welcher mindestens einen Kolben, der mit einem Hohlraum ausgebildet und dafür konfiguriert ist, in einem Zylinder entlang einer Mittelachse des Zylinders hin- und hergehend bewegt zu werden, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält, welche so angeordnet ist, dass sie im Wesentlichen einer oberen Fläche des Kolbens zugewandt ist, und welche dafür konfiguriert ist, Kraftstoff aus einer Düsenöffnung einzuspritzen.
  • Eine Innenfläche des Hohlraums enthält in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse des Zylinders enthält, einen gewölbten Abschnitt, welcher sich in radiale Richtungen des Hohlraums von einer Öffnungsfläche des Hohlraums an der oberen Fläche des Kolbens aus auswärts wölbt. Eine Düsenöffnungsmittellinie, welches eine Verlängerung der Mitte der Düsenöffnung des Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist, schneidet den gewölbten Abschnitt, wenn der Kolben an einem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts oder an einer bestimmten Position nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt zu einem ersten Zeitpunkt, wenn der Kolben nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, eine Haupteinspritzung zu dem gewölbten Abschnitt des Hohlraums hin aus und führt zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn die Düsenöffnungsmittellinie den gewölbten Abschnitt auf einem Arbeitstakt schneidet, nach einem bestimmten Zeitintervall von dem Ende der Haupteinspritzung aus eine zweite Einspritzung aus.
  • Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu dem ersten Zeitpunkt, wenn der Kolben nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist, die Haupteinspritzung in Richtung zu dem gewölbten Abschnitt des Hohlraums hin ausführt, trifft der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung strömende Kraftstoff den gewölbten Abschnitt des Hohlraums. Dann strömt der Kraftstoff an dem gewölbten Abschnitt entlang, um von dem Hohlraum in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zurückzukehren. Der zurückströmende Kraftstoff ist von der Düsenöffnungsmittellinie versetzt, insbesondere ist er in eine Abwärtsrichtung des Kolbens versetzt. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Teil des Kraftstoffs während des Rückströmens beginnen kann zu verbrennen.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt ferner zu dem zweiten Zeitpunkt, zu dem die Düsenöffnungsmittellinie den gewölbten Abschnitt schneidet, auf dem Arbeitstakt nach dem bestimmten Zeitintervall von dem Ende der Haupteinspritzung aus die zweite Einspritzung aus. Wie oben beschrieben, ist der Kraftstoff der Haupteinspritzung von der Düsenöffnungsmittellinie versetzt, und somit vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung nicht miteinander. Es wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs lokal hoch wird, und die Erzeugung von Ruß wird reduziert.
  • Da die zweite Einspritzung ähnlich wie der Kraftstoff der Haupteinspritzung auch in den Hohlraum gelangt, trägt auch der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zur Erzeugung des Motordrehmoments bei.
  • Durch Ausführen der zweiten Einspritzung wird zudem die Oxidation von Ruß, welcher erzeugt wird, wenn der Kraftstoff der Haupteinspritzung verbrennt, stimuliert, und daher wird die Rußemission reduziert.
  • Gemäß dieser Konfiguration werden sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads erreicht.
  • Der Motor kann ferner einen Turbolader enthalten, welcher dafür konfiguriert ist, den Druck der Ansaugluft des Motors zu erhöhen, wenn eine Motordrehzahl steigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann die zweite Einspritzung in einem kürzeren zeitlichen Abstand durchführen, wenn die Motordrehzahl steigt.
  • Da der Druck in dem Zylinder ansteigt, wenn der Druck der Ansaugluft steigt, wird es für den eingespritzten Kraftstoff schwer sich fortzubewegen. Insbesondere da die zweite Einspritzung, welche nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, eine kleinere Kraftstoffeinspritzmenge als die Haupteinspritzung hat, ist die Durchdringung durch die zweite Einspritzung schwach. Daher ist der Kraftstoff der zweiten Einspritzung beträchtlich durch den Druck in dem Zylinder beeinflusst. Wenn der Druck in dem Zylinder hoch ist, bewegt sich der Kolben abwärts, während der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zu dem Hohlraum strömt, und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung erreicht den Hohlraum nicht.
  • Daher wird bei dem Motor, welcher mit dem Turbolader ausgestattet ist, der bei steigender Motordrehzahl den Druck der Ansaugluft erhöht, wenn die Motordrehzahl steigt, d.h. wenn der Druck in dem Zylinder höher wird, die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung durchgeführt. Wenn der Druck in dem Zylinder hoch ist, wird so der Einspritzzeitpunkt der zweiten Einspritzung ein früherer und die zweite Einspritzung wird durchgeführt, wenn der Kolben nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts ist, und daher erreicht der Kraftstoff der zweiten Einspritzung erfolgreich den Hohlraum. Somit trägt der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zur Erzeugung des Motordrehmoments bei, und sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads werden effizient erreicht.
  • Diese Konfiguration ist besonders für eine Konfiguration geeignet, bei der das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung unter Verwendung eines Steuer- oder Regelplans bestimmt wird, welcher auf einer Motordrehzahl und einer Motorlast basiert.
  • Der Motor kann ferner einen Sensor enthalten, welcher dafür konfiguriert ist, einen Parameter zu erfassen, welcher auf den Druck der Ansaugluft des Motors bezogen ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall durchführen, wenn der Druck der Ansaugluft steigt.
  • Ähnlich wie bei der obigen Konfiguration erreicht der Kraftstoff durch Durchführen der zweiten Einspritzung mit dem kürzeren Zeitintervall bei steigendem Druck in dem Zylinder erfolgreich den Hohlraum. Daher trägt der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zur Erzeugung des Motordrehmoments bei, und sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads werden effizient erreicht.
  • Diese Konfiguration ist besonders für eine Konfiguration geeignet, bei der das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung nicht unter Verwendung eines Steuer- oder Regelplans, welcher auf einer Motordrehzahl und einer Motorlast basiert, sondern unter Verwendung eines Modells bestimmt wird, welches auf einem Erfassungswert eines Parameters basiert, welcher auf den Druck der Ansaugluft bezogen ist.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall durchführen, wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge der Haupteinspritzung größer wird.
  • Wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung groß ist, wird eine Zeit, welche der Kraftstoff der Haupteinspritzung nach dem Beginn der Haupteinspritzung benötigt, um von dem Hohlraum in Richtung zu der Einspritzvorrichtung zurück zu kehren und nahe zu der Einspritzvorrichtung zu gelangen, kurz, da die Durchdringung stärker wird. Wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, nachdem der Kraftstoff der Haupteinspritzung die Nähe der Einspritzvorrichtung erreicht hat, vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung miteinander und die Konzentration des Kraftstoffs wird lokal hoch.
  • Daher wird die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall ausgeführt, wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung größer wird. Da der Kraftstoff der Haupteinspritzung zu dem Zeitpunkt, zu dem die zweite Einspritzung durchgeführt wird, nicht die Nähe der Einspritzvorrichtung erreicht hat, wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs lokal hoch wird. Wenn das Zeitintervall verkürzt ist, ist ferner der Kolben nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet; daher erreicht der Kraftstoff der zweiten Einspritzung den Hohlraum und trägt zur Erzeugung des Motordrehmoments bei, was zum Verbessern des Kraftstoffwirkungsgrad vorteilhaft ist, während die Erzeugung von Ruß reduziert wird.
  • Wenn der Motor in einem ersten Bereich arbeitet, kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung die zweite Einspritzung zu dem zweiten Zeitpunkt durchführen, und wenn der Motor in einem zweiten Bereich arbeitet, in dem eine Motorlast oder eine Motordrehzahl niedriger als in dem ersten Bereich ist, kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung das Zeitintervall ausdehnen und die zweite Einspritzung zu einem dritten Zeitpunkt durchführen, zu dem mindestens ein Teil des Kraftstoffs außerhalb des Hohlraums gelangt.
  • Innerhalb des ersten Bereichs wird die zweite Einspritzung zu dem zweiten Zeitpunkt, nachdem die Haupteinspritzung beendet ist und zu dem die Düsenöffnungsmittellinie den gewölbten Abschnitt schneidet, durchgeführt. Dadurch werden sowohl die Reduktion der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads erreicht.
  • Innerhalb des zweiten Bereichs, in dem die Motorlast oder die Motordrehzahl niedriger als in dem ersten Bereich ist, ist die Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als in dem ersten Bereich. Die Durchdringung des Kraftstoffs der Haupteinspritzung wird schwach und die Zeit, welche der Kraftstoff benötigt, um den gewölbten Abschnitt des Hohlraums zu erreichen, wird lang, und auch bleibt der Kraftstoff leicht in der Nähe des gewölbten Abschnitts, nachdem er auf diesen getroffen ist. Wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung verkürzt ist, vermischt sich somit der Kraftstoff der zweiten Einspritzung mit dem Kraftstoff der Haupteinspritzung in der Nähe des gewölbten Abschnitts und die Konzentration des Kraftstoffs steigt lokal.
  • Daher ist in dem zweiten Bereich das Zeitintervall so festgelegt, dass es lang ist. Auf diese Weise wird die zweite Einspritzung zu dem dritten Zeitpunkt durchgeführt, wenn mindestens ein Teil des Kraftstoffs außerhalb des Hohlraums gelangt ist. Zwar ist dies nicht vorteilhaft zum Verbessern des Kraftstoffwirkungsgrads, doch wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs lokal hoch wird und Rußemission wird zuverlässig verringert.
  • Wenn der Motor in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich arbeitet und eine Motorlast steigt, wird das Intervall vorzugsweise verringert.
  • Wenn der Motor in einem dritten Bereich arbeitet, in dem mindestens eines von Motorlast und Motordrehzahl höher als in dem ersten Bereich ist, wird ferner vorzugsweise die zweite Einspritzung gestrichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird ferner ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Motors angegeben, wobei der Motor mindestens einen Kolben, der mit einem Hohlraum ausgebildet und dafür konfiguriert ist, in einem Zylinder entlang einer Mittelachse des Zylinders hin- und hergehend bewegt zu werden, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält, welche so angeordnet ist, dass sie im Wesentlichen einer oberen Fläche des Kolbens zugewandt ist, und welche dafür konfiguriert ist, Kraftstoff aus einer Düsenöffnung einzuspritzen. Eine Innenfläche des Hohlraums enthält in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse des Zylinders enthält, einen gewölbten Abschnitt, welcher sich in radiale Richtungen des Hohlraums von einer Öffnungsfläche des Hohlraums an der oberen Fläche des Kolbens aus auswärts wölbt. Eine Düsenöffnungsmittellinie, welches eine Verlängerung der Mitte der Düsenöffnung des Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist, schneidet den gewölbten Abschnitt, wenn der Kolben an einem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts oder an einer bestimmten Position nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist. Das Verfahren enthält das Durchführen einer Haupteinspritzung in Richtung zu dem gewölbten Abschnitt des Hohlraums zu einem ersten Zeitpunkt, wenn der Kolben nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, sodass der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung zu dem Hohlraum im Wesentlichen entlang der Düsenöffnungsmittellinie strömt, auf eine innere Fläche des Hohlraums trifft, dann entlang der inneren Fläche des Hohlraums von einer von der Düsenöffnungsmittellinie versetzten Position aus in Richtung zu der Einspritzvorrichtung zurück strömt. Das Verfahren enthält das Durchführen einer zweiten Einspritzung zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn die Düsenöffnungsmittellinie den gewölbten Abschnitt auf einem Arbeitstakt schneidet, nach einem bestimmten Zeitintervall von dem Ende der Haupteinspritzung aus, so dass der zurückgekehrte Kraftstoff der Haupteinspritzung von der Düsenöffnungsachse derart versetzt ist, dass sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung nicht mit dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung vermischt.
  • Auch gemäß diesem Verfahren vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung nicht miteinander und verringern die Rußerzeugung, und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung zum Stimulieren der Oxidation des Rußes trägt ebenfalls zum Erzeugen des Motordrehmoments bei. Daher werden sowohl die Reduktion der Rußemission als auch die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads erreicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, welches computerlesbare Befehle umfasst, die, wenn sie auf einem geeigneten System geladen sind und ausgeführt werden, die Schritte des oben erwähnten Verfahrens ausführen können.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Konfiguration eines Dieselmotorsystems darstellt.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Struktur eines Brennraums darstellt.
    • 3 ist eine schematische Draufsicht des Brennraums.
    • 4 ist ein Blockschaltbild, welches sich auf ein Beispiel einer Steuerung oder Regelung des Dieselmotors bezieht.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, welches einen durch ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) durchgeführten Steuer- oder Regelprozess in Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzung darstellt.
    • 6 ist eine Übergangsansicht, welche einen Zustand in dem Brennraum in einem Kraftstoffeinspritzmodus darstellt, auf den die vorliegende Offenbarung angewendet wird.
    • 7 ist eine Ansicht, welche einen Zustand in dem Brennraum bei einem Vergleichsbeispiel des Kraftstoffeinspritzmodus, entsprechend 6, zeigt.
    • 8 ist ein Diagramm, welches einen Vergleich zwischen Verbrennungswellenformen des Kraftstoffeinspritzmodus der 6 und des Kraftstoffeinspritzmodus der 7 zeigt.
    • 9 zeigt Diagramme, welche eine Korrespondenz zwischen einem von dem PCM ausgegebenen Einspritzbefehlsimpuls und einer Änderung einer Höhe einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt.
    • 10 ist ein Diagramm, welches einen Plan darstellt, der sich auf die Intervalleinstellung bezieht.
    • 11 zeigt Diagramme, in denen das obere Diagramm eine Beziehung zwischen einem Intervall und einer Rußerzeugungsmenge bei veränderter Einspritzmenge zeigt, und das untere Diagramm eine Beziehung zwischen dem Intervall und dem Wärmewirkungsgrad bei veränderter Einspritzmenge zeigt.
    • 12 ist eine Ansicht, welche einen Zustand in dem Brennraum bei einer zweiten Einspritzung zeigt, wenn eine Motorlast oder eine Motordrehzahl niedrig ist.
    • 13 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Einspritzmenge einer Haupteinspritzung und dem Intervall zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines Motors und eines Steuersystems oder Regelsystems desselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die folgende Beschreibung liefert ein Beispiel des Steuersystems des Motors.
  • (Konfiguration des Dieselmotorsystems)
  • 1 zeigt eine schematische Konfiguration des Motors 1. Die 2 und 3 zeigen eine Konfiguration eines Brennraums 14a des Motors 1. Der Motor 1 ist ein Dieselmotor, welcher beispielsweise an einem Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb eingebaut ist und mit Kraftstoff versorgt wird, der als eine Hauptkomponente Dieselkraftstoff enthält. Das Fahrzeug fährt dadurch, dass der Motor 1 arbeitet. Der Motor 1 enthält einen Zylinderblock1 1, welcher mit mehreren Zylindern 11a (in 1 ist nur einer dargestellt) ausgebildet ist, einen Zylinderkopf 12, welcher auf dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, welche unter dem Zylinderblock11 angeordnet ist und Schmieröl aufbewahrt. Ein Kolben 14 ist in jeden Zylinder 11a des Motors 1 so eingepasst, dass er sich entlang einer Zylindermittelachse X hin- und herbewegt. Der Kolben 14 ist über eine Pleuelstange 14b mit einer Kurbelwelle 15 gekoppelt. Ein Hohlraum 140, welcher den muldenförmigen Brennraum 14a definiert, ist in einer oberen Fläche des Kolbens 14 ausgebildet. Einzelheiten der Form des Hohlraums 140 werden später beschrieben.
  • Der Zylinderkopf 12 ist mit mindestens einer Einlassöffnung 16 und mindestens einer Auslassöffnung 17 für jeden Zylinder 11a ausgebildet. Mindestens ein Einlassventil 21, welches einen Öffnungsabschnitt des Brennraums 14a öffnet und schließt, ist in der Einlassöffnung 16 angeordnet. Mindestens ein Auslassventil 22, welches einen anderen Öffnungsabschnitt des Brennraums 14a öffnet und schließt, ist in der Auslassöffnung 17 angeordnet.
  • Der Motor 1 enthält als einen Ventilbetätigungsmechanismus, welcher das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 betätigt, einen variablen Ventilmechanismus 71 (siehe 4), welcher hinsichtlich der Ventilzeitsteuerung und/oder des Ventilhubs variabel ist. Verschiedene bekannte Konfigurationen können bei dem variablen Ventilmechanismus 71 einsetzt werden. Der Motor 1 ändert die Ventilzeitsteuerung und/oder den Ventilhub des Einlassventils 21 sowie die Ventilzeitsteuerung und/oder den Ventilhub des Auslassventils 22 in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Motors 1.
  • Der Zylinderkopf 12 ist mit einer Einspritzvorrichtung 18 als eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche den Kraftstoff einspritzt, und einer Glühkerze 19 ausgestattet, welche in jedem Zylinder 11a die Ansaugluft erwärmt, um die Zündfähigkeit des Kraftstoffs in einem kalten Zustand des Motors 1 zu erhöhen. Die Einspritzvorrichtung 18 ist so angeordnet, dass Düsenöffnungen 18a, durch welche der Kraftstoff eingespritzt wird, im Wesentlichen von einer Deckenfläche des Brennraums 14a (d.h. einer unteren Fläche 12a des Zylinderkopfs 12) zu dem Brennraum 14a hin ausgerichtet sind.
  • Ein Einlasskanal 30 ist mit einer Seite des Motors 1 verbunden. Der Einlasskanal 30 kommuniziert mit den Einlassöffnungen 16 der Zylinder 11a. Der Einlasskanal 30 führt Frischluft in die Brennräume 14a der Zylinder 11a ein. Ein Auslasskanal 40 ist mit einer anderen Seite des Motors 1, welche dem Einlasskanal 30 entgegengesetzt ist, verbunden. Der Auslasskanal 40 kommuniziert mit den Auslassöffnungen 17 der Zylinder 11a. Der Auslasskanal 40 führt verbranntes Gas von den Brennräumen 14a der Zylinder 11a ab. Obwohl dies später beschrieben ist, sind der Einlasskanal 30 und der Auslasskanal 40 vorzugsweise mit einem großen Turbolader 61 und einem kleinen Turbolader 62 ausgestattet, welche die Ansaugluft aufladen.
  • Ein Luftfilter 31, welcher die Ansaugluft filtert, ist in einem stromaufwärtigen Endteil des Einlasskanal 30 angeordnet. Ein Ausgleichsbehälter 33 ist nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlasskanals 30 angeordnet. Ein Teil des Einlasskanals 30 stromabwärts des Ausgleichsbehälters 33 bildet unabhängige Kanäle, welche für die jeweiligen Zylinder 11a abzweigen. Stromabwärtige Enden der unabhängigen Kanäle kommunizieren jeweils mit den Einlassöffnungen 16 der Zylinder 11a.
  • Ein großer Verdichter 61a des großen Turboladers 61, ein kleiner Verdichter 62a des kleinen Turboladers 62, ein Ladeluftkühler 35, welcher durch den großen Verdichter 61a und den kleinen Verdichter 62a verdichtete Luft kühlt, sowie ein Einlassdrosselventil 36, welches eine Ansaugluftmenge reguliert, sind zwischen dem Luftfilter 31 und dem Ausgleichsbehälter 33 in dem Einlasskanal 30 angeordnet. Das Einlassdrosselventil 36 ist grundsätzlich im Wesentlichen vollständig geöffnet, während es im Wesentlichen vollständig geschlossen ist, wenn der Motor 1 angehalten ist, um das Hervorrufen eines Stoßes bzw. einer Erschütterung zu verhindern.
  • Ein stromaufwärtiger Teil des Auslasskanals 40 besteht aus einem Abgaskrümmer oder Abgassammelrohr. Der Abgaskrümmer verzweigt sich in mehrere unabhängige Kanäle für die jeweiligen Zylinder 11a, um an stromabwärtige Enden der Auslassöffnungen 17 anzuschließen, und hat ein Sammelrohrteil, an dem die mehreren unabhängigen Kanäle gesammelt sind.
  • In einem Teil des Auslasskanals 40 stromabwärts des Abgaskrümmers sind eine kleine Turbine 62b,des kleinen Turboladers 62, eine große Turbine 61b des großen Turboladers 61, ein Abgasemissionssteuer- oder -regelsystem 41, welches schädliche Bestandteile in dem Abgas reinigt, und ein Schalldämpfer 42 nacheinander von der stromaufwärtigen Seite aus angeordnet.
  • Das Abgasemissionssteuersystem 41 hat einen Oxidationskatalysator 41a und einen Diesel-Partikelfilter (nachfolgend als DPF bezeichnet) 41b. Der Oxidationskatalysator 41a ist stromaufwärts des DPF 41b angeordnet. Der Oxidationskatalysator 41a und der DPF 41b sind in einem einzigen Gehäuse aufgenommen. Der Oxidationskatalysator 41a hat einen Oxidationskatalysator, welcher beispielsweise Platin oder Palladium mit Platin trägt, und stimuliert eine Reaktion zur Erzeugen von CO2 und H2O durch Oxidieren von CO und HC in dem Abgas. Ferner fängt der DPF 41b Partikel, wie beispielsweise Ruß ein, die in dem Abgas des Motors 1 enthalten sind. Es sei darauf hingewiesen, dass der DPF 41b mit einem Oxidationskatalysator-Material beschichtet sein kann.
  • Ein Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) 51 tritt zwischen den Einlasskanal 30 und den Auslasskanal 40. Der AGR-Kanal 51 führt einen Teil des Abgases zu dem Einlasskanal 30 zurück. Ein stromaufwärtiges Ende des AGR-Kanals 51 ist mit einem Teil des Auslasskanals 40 zwischen dem Abgaskrümmer und der kleinen Turbine 62b (d.h. einem Teil stromaufwärts der kleinen Turbine 62a) verbunden. Ein stromabwärtiges Ende des AGR-Kanals 51 ist mit einen Teil des Einlasskanals 30 zwischen dem Ausgleichsbehälter 33 und dem Einlassdrosselventil 36 (d.h. einem Teil stromabwärts des kleinen Verdichters 62a) verbunden. Der AGR-Kanal 51 ist mit einem AGR-Ventil 51a, welches eine Rückführmenge des Abgases zu dem Einlasskanal 30 einstellt, und einem AGR-Kühler 52 ausgestattet, welcher das Abgas mit Motorkühlwasser kühlt.
  • Der große Turbolader 61 enthält den großen Verdichter 61a, welcher in dem Einlasskanal 30 angeordnet ist, und die große Turbine 61b, welche in dem Auslasskanal 40 angeordnet ist. Der große Verdichter 61a und die große Turbine 61b sind miteinander verbunden und drehen sich fest miteinander. Der große Verdichter 61a ist zwischen dem Luftfilter 31 und dem Ladeluftkühler 35 in dem Einlasskanal 30 angeordnet. Die große Turbine 61b ist zwischen dem Abgaskrümmer und dem Oxidationskatalysator 41a in dem Auslasskanal 40 angeordnet.
  • Der kleine Turbolader 62 enthält den kleinen Verdichter 62a, welcher in dem Einlasskanal 30 angeordnet ist, und die kleine Turbine 62b, welche in dem Auslasskanal 40 angeordnet ist. Der kleine Verdichter 62a und die kleine Turbine 62b sind miteinander verbunden und drehen sich fest miteinander. Der kleine Verdichter 62a ist stromabwärts des großen Verdichters 61a in dem Einlasskanal 30 angeordnet. Andererseits ist der kleine Verdichter 62a stromaufwärts der großen Turbine 61b in dem Auslasskanal 40 angeordnet. Das heißt, in dem Einlasskanal 30 sind der große Verdichter 61a und der kleine Verdichter 62a nacheinander von der stromaufwärtigen Seite aus angeordnet. In dem Auslasskanal 40 sind die kleine Turbine 62b und die große Turbine 61b nacheinander von der stromaufwärtigen Seite aus angeordnet.
  • Wenn sich die große Turbine 61b und die kleine Turbine 62b durch eine Abgasströmung drehen, drehen sich der große Verdichter 61a und der kleine Verdichter 62a, um die Ansaugluft zu verdichten.
  • Dabei ist der kleine Turbolader 62 relativ klein, während der große Turbolader 61 relativ groß ist. Das heißt, die Trägheit der großen Turbine 61b des großen Turboladers 61 ist größer als die der kleinen Turbine 62b des kleinen Turboladers 62.
  • Ein Einlass-Bypasskanal 63, welcher den kleinen Verdichter 62a umgeht, ist mit dem Einlasskanal 30 verbunden. Ein Einlass-Bypassventil 63a ist in dem Einlass-Bypasskanal 63 angeordnet. Das Einlass-Bypassventil 63 regelt eine Menge von Luft, welche durch den Einlass-Bypasskanal 63 strömt. Das Einlass-Bypassventil 63a ist in einem vollständig geschlossenen Zustand (im Ruhezustand geschlossen), wenn es nicht aktiviert ist.
  • Ein kleiner Auslass-Bypasskanal 64, welcher die kleine Turbine 62 umgeht, und ein großer Auslass-Bypasskanal 65, welcher die große Turbine 61b umgeht, sind mit dem Auslasskanal 40 verbunden. Ein Regelventil 64a, welches die Menge an Abgas regelt, die durch den kleinen Auslass-Bypasskanal 64 strömt, ist in dem kleinen Auslass-Bypasskanal 64 angeordnet. Ein Bypassventil 65a, welches die Menge an Abgas regelt, die durch den großen Auslass-Bypasskanal 65 strömt, ist in dem großen Auslass-Bypasskanal 65 angeordnet. Das Regelventil 64a und das Bypassventil 65a sind beide jeweils in vollständig geöffneten Zustand (im Ruhezustand geöffnet), wenn sie nicht aktiviert sind.
  • (Struktur des Brennraums)
  • Nachfolgend wird die Struktur des Brennraums 14a des Motors 1 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ausführlich beschrieben. 2 ist eine Querschnittsansicht des Brennraums 14a in einem Zustand, in dem der Kolben 14 an einem oberen Totpunkt (OT) angeordnet ist. Der in 2 dargestellte Querschnitt ist ein Querschnitt, welcher die Zylindermittelachse X enthält. 3 ist eine schematische Draufsicht des Brennraums 14a.
  • Wie in 2 dargestellt, ist der Brennraum 14a durch die untere Fläche 12a des Zylinderkopfs 12, eine obere Fläche 14c des Kolbens 14 und eine innere Fläche 11b des Zylinders 11a begrenzt.
  • Eine Mittelachse der Einspritzvorrichtung 18 fällt im Wesentlichen mit der Mittelachse X des Zylinders 11a zusammen. Ein Spitzenendabschnitt der Einspritzvorrichtung 18 ist in der Deckenfläche des Brennraums 14a angeordnet, das heißt im Wesentlichen in der Mitte eines Teils der unteren Fläche 12a des Zylinderkopfs 12, welche der oberen Fläche 14c des Kolbens zugewandt ist. Die Einspritzvorrichtung 18 ist eine Mehrfachdüsen-Einspritzvorrichtung und spritzt den Kraftstoff aus den mehreren Düsenöffnungen 18a, welche in dem Spitzenabschnitt ausgebildet sind, so ein, dass er sich radial in dem Brennraum 14a ausbreitet. Wie in 3 dargestellt, hat die Einspritzvorrichtung in dieser Ausführungsform zehn Düsenöffnungen 18a. Die Achse jeder Düsenöffnung 18a (Düsenöffnungsachse) verläuft im Wesentlichen radial auswärts und schräg nach unten.
  • Der Hohlraum 140 ist im Wesentlichen in der Mitte (der radialen Mitte) der oberen Fläche 14c des Kolbens 14 ausgebildet, indem dieser nach unten eingebeult ist. Der Hohlraum 140 hat in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse X des Kolbens 14 enthält, eine achssymmetrische Form in Bezug auf die Mittelachse X.
  • Wie oben beschrieben, ist der Hohlraum 140 ein sogenannter muldenförmiger Hohlraum, erhebt sich in einem erhöhten mittleren Abschnitt 141b und verengt sich nach oben in eine offene Fläche.
  • Beispielsweise hat eine innere Fläche 140a des Hohlraums 140 den erhöhten mittleren Abschnitt 141b in einem unteren Bereich des Hohlraums 140, welcher sich zu der Einspritzvorrichtung 18 hin mehr erhebt, während er zur Mitte des Hohlraums 140 hin verläuft, d.h. zu der Seite der Mittelachse X des Zylinders 11a. Die innere Fläche 140a hat ferner einen gewölbten Abschnitt 141c, welcher von dem erhöhten mittleren Abschnitt 141b aus radial nach außen ausgebildet ist und sich in einer Querschnittsansicht radial auswärts wölbt. Die innere Fläche 140a hat ferner einen Randabschnitt 141d, welcher zwischen dem gewölbten Abschnitt 141c und einer Öffnungskante 141a des Hohlraums ausgebildet ist und in einer Querschnittsansicht radial einwärts konvex ist. Bei dieser Ausführungsform ist sowohl der Randabschnitt 141d als auch der gewölbte Abschnitt 141c gebogen, und die Biegung ändert sich kontinuierlich von dem Randabschnitt 14d zu dem gewölbten Abschnitt 141c. Der gewölbte Abschnitt 141c verbindet den Randabschnitt 141d mit dem erhöhten mittleren Abschnitt 141b, indem er einen konkaven Bogen bildet, welcher sich einwärts zu der Mittelachse X des Hohlraums 140 hin öffnet. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Radius R des gewölbten Abschnitts 141c an einer äußersten Position des Durchmessers ungefähr 30 ± ungefähr 2 mm beträgt.
  • Zwar ist die Einspritzvorrichtung 18 so angeordnet, dass sie den Kraftstoff wie oben beschrieben radial in den Brennraum 14a einspritzt, doch ist insbesondere in dieser Ausführungsform, wie durch Q der 2 angedeutet, die Einspritzvorrichtung 18 so angeordnet, dass sie den Kraftstoff zu dem gewölbten Abschnitt 141c hin einspritzt, wenn der Kolben 14 an oder nahe dem OT auf dem Verdichtungstakt ist. Genauer gesagt ist die Einspritzvorrichtung 18, wenn der Kolben 14 sich an dem OT des Verdichtungstakts oder einer bestimmten Position nahe dem OT des Verdichtungstakt befindet, so angeordnet, dass jede Düsenöffnungsmittellinie 18b (Düsenöffnungsachse), welche durch Verlängern der Mitte der Düsenöffnung 18a gebildet ist, den gewölbten Abschnitt schneidet. Die Düsenöffnungsmittellinie 18b entspricht einer Einspritzachse, in der sich der von der Düsenöffnung 18a eingespritzte Kraftstoff bewegt. Die Düsenöffnungsmittellinie 18b und die Einspritzachse fallen zusammen oder fallen im Wesentlichen zusammen. Ferner ist ein Abstand zwischen dem äußersten Punkt des gewölbten Abschnitts 141c und der Mittelachse X des Kolbens 14 auf eine derartige Länge festgelegt, dass der eingespritzte Kraftstoff mit dem gewölbten Abschnitt 141c nicht direkt (in einem Tröpfchenzustand) in Kontakt tritt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass als ein Hohlraum 140 beispielsweise der in der JP 2010 - 121 483 A oder der JP 2015 - 232 290 A offenbarte Hohlraum anwendbar ist.
  • Die obere Fläche 14c des Kolbens 14 ist in einem Außenumfangsabschnitt 142, welcher radial auswärts der Öffnungskanten 141a des Hohlraums 140 gelegen ist, mit einem abgestuften Bereich 143 ausgebildet. Beispielsweise ist ein erster Bereich 144, welcher von der Öffnungskante 141a des Hohlraums aus radial auswärts verläuft, d.h. ein Innenumfangsbereich des Außenumfangsabschnitts 142 der oberen Fläche 14c niedriger ausgebildet als ein zweiter Bereich 145, welcher von dem ersten Bereich 144 aus radial auswärts gelegen, ist, d.h. ein Außenumfangsbereich des Außenumfangsabschnitts 142 der oberen Fläche 14c, um den gestuften Bereich 143 in dem Außenumfangsabschnitt 142 der oberen Fläche 14c zu bilden.
  • Ein Höhenmaß des gestuften Bereichs 143, d.h. ein Abstand zwischen dem ersten Bereich 144 und dem zweiten Bereich 145 in Aufwärts-Abwärts-Richtungen (d.h. in Richtung der Zylindermittelachse) ist auf ungefähr 0,5 mm oder darüber festgelegt. Bei dieser Ausführungsform ist das Höhenmaß des gestuften Abschnitts 143 auf ungefähr 1,0 mm festgelegt. Ein oberer Endteil der oberen Fläche 14c, d.h. die Oberfläche des zweiten Abschnitts 145 ist von der unteren Fläche 12a des Zylinderkopfs 12 nach unten beabstandet, und ein bestimmter Zwischenraum ist dazwischen sichergestellt. Dieser Zwischenraum am OT des Verdichtungstakts beträgt beispielsweise ungefähr 0,8 mm. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Zwischenraum in 2 zum besseren Verständnis größer gezeichnet ist.
  • Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 den Kraftstoff zum einem Zeitpunkt, wenn der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts ist, in den Brennraum 14a mit der obigen Struktur einspritzt, trifft der Kraftstoffstrahl auf den gewölbten Abschnitt 141c des Hohlraums. Dann strömt der Kraftstoffstrahl entlang dem gewölbten Abschnitt 141c in die durch den Pfeil in 2 angezeigte Richtung, und somit wird eine Wirbelströmung von der Außenumfangsseite des Hohlraums 140 zu der Mitte desselben entlang der inneren Fläche 140a des Hohlraums 140 erzeugt. Genauer gesagt, wird eine Wirbelströmung erzeugt, bei der dadurch, dass der Kraftstoffstrahl auf den gewölbten Abschnitt 141c unter dem Randabschnitt 141d trifft, der Kraftstoffstrahl nach unten und dann entlang dem gewölbten Abschnitt 141c zu der Mittlachse des Zylinders 11a strömt und dann entlang dem erhöhten Mittalabschnitt 141b nach oben sowie in Richtung zu der Mittlachse des Zylinders 11a strömt. Da sowohl der Randabschnitt 141d als auch der gewölbte Abschnitt 141 gebogen ist und da sich deren Biegung von dem Randabschnitt 141d zu dem gewölbten Abschnitt 141c kontinuierlich ändert, bewegt sich bei dieser Ausführungsform insbesondere das Gas in dem Hohlraum 140 zuverlässiger entlang der inneren Fläche 140a des Hohlraums 140, und eine stabile Wirbelströmung wird erzeugt. Die Erzeugung der Wirbelströmung wird auch durch eine Quetschströmung begünstigt, welche von einem Bereich zwischen dem Außenumfangsabschnitt 142 des Hohlraums 140 und der unteren Fläche 12a des Zylinderkopfs 12 zu dem Hohlraum 140 hin eintritt.
  • Wenn der Kraftstoff auf diese Weise in den Hohlraum 140 eingespritzt wird, wird die Wirbelströmung in dem Hohlraum 140 erzeugt und der Kraftstoffstrahl bewegt sich mit der Wirbelströmung abwärts. Dabei hat die Verbrennung eines Teils des Kraftstoffs bereits begonnen, und der Kraftstoffstrahl und das Verbrennungsgas bewegen sich abwärts. Ferner ist bei dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, der Abstand zwischen dem gewölbten Abschnitt 141c und der Mittelachse X des Kolbens 14 auf eine derartige Strecke festgelegt, dass der eingespritzte Kraftstoff nicht direkt (in einem Tröpfchenzustand) mit dem gewölbten Abschnitt 141c in Kontakt tritt. Somit wird das Anhaften des Kraftstoffs an der inneren Fläche 140a des Hohlraums 140 verhindert.
  • Der Kraftstoffstrahl und das Verbrennungsgas, welches sich entlang dem gewölbten Abschnitt 141c des Hohlraums 140 abwärts bewegt haben, beschleunigen durch das Bewegen entlang dem gewölbten Abschnitt 141c und bewegen sich zu dem erhöhten mittleren Abschnitt 141b des Hohlraums 140, während sie den an der inneren Fläche 140a des Hohlraums hängen gebliebenen Kraftstoff wegblasen und ohne den Kraftstoffstrahl zu stören, bevor die innere Fläche 140a des Hohlraums 14 erreicht wird, und mischen sich dann mit der Luft in einem mittleren Abschnitt des Hohlraums 140. Dann verteilt sich das Verbrennungsgas gleichmäßig in dem gesamten Brennraum 14a, während sich der Kolben 14 abwärts bewegt, und die Luft innerhalb des gesamten Brennraums 14a verbrennt effizient.
  • Wie oben beschrieben, bewegt sich bei dieser Ausführungsform der Kraftstoffstrahl mit der Wirbelströmung entlang der inneren Fläche 140a des Hohlraums 140, sodass verhindert wird, dass ein lokal fetter Zustand aufgrund von Stagnation des Kraftstoffs oder Beeinflussung auftritt, das Vermischen der Luft und des Kraftstoffs wird begünstigt und gleichförmiges und mageres Verbrennungsgas wird erzeugt.
  • (Konfiguration des Steuersystems bzw. Regelsystems des Motors)
  • Wieder gemäß 1 wird der Motor 1 durch eine Steuersystem bzw. Regelsystem 20 gesteuert oder geregelt, welches ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) 10, den Kolben 14 und die Einspritzvorrichtung 18 enthält. Das PCM 10 ist ein Mikrocomputer, bestehend aus einem Prozessor 71 (d.h. einer Zentraleinheit oder CPU), einem Speicher, einer Zähler-Zeitgeber-Gruppe, einer Schnittstelle und einem Pfad, der diese Einheiten verbindet. Dieses PCM 10 stellt eine Steuer- oder Regelvorrichtung dar. Wie in 4 dargestellt, empfängt das PCM 10 Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren. Beispielsweise enthalten diese Sensoren: einen Wassertemperatursensor SW1, welcher die Temperatur des Motorkühlwassers erfasst; einen Turboladedrucksensor SW2, welcher an dem Ausgleichsbehälter 33 angebracht ist und den Druck von dem Brennraum 14a zugeführter Luft erfasst; einen Ansauglufttemperatursensor SW3, welcher die Temperatur der Ansaugluft erfasst; einen Einlassdrucksensor SW8, welcher den Druck der Ansaugluft erfasst; einen Kurbelwinkelsensor SW4, welcher einen Drehwinkel der Kurbelwelle 15 erfasst; einen Beschleunigerpositionssensor SW5, welcher eine Beschleunigeröffnung erfasst, die einem Betätigungsbetrag eines (nicht dargestellten) Beschleunigerpedals des Fahrzeugs entspricht; einen O2-Sensor SW6, welcher eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst; und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor SW7, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst. Das PCM 10 führt ausgehend von den Erfassungssignalen von den Sensoren SW1 bis SW8 verschiedene Berechnungen aus, um die Zustände des Motors 1 und des Fahrzeugs zu bestimmen, und gibt auch Steuersignale oder Regelsignale an Betätigungsvorrichtungen der Einspritzvorrichtung 18, der Glühkerze 19, des variablen Ventilmechanismus 71, des Einlassdrosselventils 36, des AGR-Ventils 51a, des Einlass-Bypassventils 63A, des Regelventils 64a und des Bypassventils 65a aus.
  • Der Motor 1 hat ein relativ niedriges Verdichtungsverhältnis, dessen geometrisches Verdichtungsverhältnis zwischen ungefähr 12:1 und ungefähr 15:1 liegt. Bei dem Motor 1 ist das niedrige Verdichtungsverhältnis festgelegt, um eine Abgasemissionsleistung und einen Wärmewirkungsgrad zu verbessern.
  • (Steuerung oder Regelung der Kraftstoffeinspritzung des Motors)
  • Eine grundlegende Steuerung oder Regelung des Motors 1 durch das PCM 10 enthält das Bestimmen eines Soll-Drehmoments ausgehend von Informationen über die Beschleunigeröffnung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Getriebestellung einer Kraftübertragung und das Veranlassen der Einspritzvorrichtung 18, eine Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Soll-Drehmoment auszuführen. Das PCM 10 steuert oder regelt ferner eine Rückführungsrate des Abgases in den Zylinder 11a durch Steuern oder Regeln von Öffnungen des Einlass-Drosselventils 36 und des AGR-Ventils 51a (d.h. externe AGR-Steuerung oder -Regelung) und/oder durch Steuern oder Regeln des variablen Ventilmechanismus 71 (d.h. interne AGR-Steuerung oder -Regelung).
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm, welches sich auf eine durch das PCM 10 durchgeführte Kraftstoffeinspritzsteuerung oder -regelung der Einspritzvorrichtung 18 bezieht. Bei S51 liest das PCM 10 die Erfassungssignale der verschiedenen Sensoren SW1 bis SW8, und bei S52 legt dann das PCM 10 einen Steuer- oder Regel-Sollwert der Kraftstoffeinspritzung fest, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzzeit. Die Einspritzvorrichtung 18 kann in einem Arbeitszyklus mehrere Kraftstoffeinspritzungen in den Brennraum 14a durchführen. Die bei S52 festgelegte Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzzeit enthalten die Einspritzmenge und die Einspritzzeit jeder Einspritzung.
  • Bei S53 gibt das PCM 10 ausgehend von der festgelegten Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzzeit einen Einspritzbefehlsimpuls an die Einspritzvorrichtung 18 aus. Auf den Einspritzbefehlsimpuls hin spritzt die Einspritzvorrichtung 18 den Kraftstoff in den Brennraum 14a ein.
  • (Einspritzung mit kurzem Zeitintervall)
  • Wie oben beschrieben, kann der Motor 1 die mehreren Kraftstoffeinspritzungen in einem Arbeitszyklus gemäß dem Betriebszustand durchführen. Die mehreren Kraftstoffeinspritzungen können mindestens eine Haupteinspritzung (d.h. eine erste Einspritzung), welche Drehmoment des Motors 1 erzeugt, und eine zweite Einspritzung enthalten, welche auf die Haupteinspritzung folgt. Die Haupteinspritzung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts gelegen ist. Der bei der Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff entzündet sich und verbrennt zu einem Zeitpunkt nach oder nahe dem OT des Verdichtungstakts und erzeugt das Drehmoment des Motors 1. Die zweite Einspritzung wird auf dem Arbeitstakt durchgeführt. Die zweite Einspritzung stimuliert die Oxidation von Ruß, welcher in dem Brennraum 14a erzeugt wird, und reduziert die Rußemission. Die zweite Einspritzung kann als eine „Nacheinspritzung“ bezeichnet werden.
  • Bei dieser Ausführungsform werden durch Verkürzen einer Zeitlücke (d.h. eines Zeitintervalls) zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads erreicht. Nachfolgend wird das Kraftstoffeinspritzverfahren, welches die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung enthält, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 6 ist eine Übergangsansicht, welche einen Zustand in dem Brennraum 14a in Bezug auf einen Kraftstoffeinspritzvorgang der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung dieser Ausführungsform zeigt. 7 ist eine Übergangsansicht, welche einen Zustand in einem Brennraum 14 bei einem Kraftstoffeinspritzvorgang als ein Vergleichsbeispiel dieser Ausführungsform zeigt.
  • Zunächst wird das Vergleichsbeispiel beschrieben. Der linke Teil der 7 zeigt das Innere des Brennraums 14a, wenn die Einspritzvorrichtung 18 die Haupteinspritzung durchführt. Die Haupteinspritzung wird zu einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist. Der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1 bewegt sich entlang der Düsenöffnungsachse. Wie oben beschrieben, trifft der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1 auf den gewölbten Abschnitt 141c, da die Düsenöffnungsmittellinie 18b der Einspritzvorrichtung 18 den gewölbten Abschnitt 141c schneidet, wenn der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist. Nach dem Auftreffen strömt der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1, wie durch den Pfeil in dem linken Teil der 7 dargestellt ist, entlang dem gewölbten Abschnitt 141c, um von dem Hohlraum 140 in Richtung zu der Einspritzvorrichtung 18 zurück zu kehren. Der zurückgekehrte Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' (welcher, wie oben beschrieben, den Kraftstoffstrahl und das Verbrennungsgas enthält) ist von der Düsenöffnungsachse zu der abwärts gehenden Seite des Kolbens 14 versetzt (d.h. der unteren Seite der 7).
  • Der rechte Teil der 7 zeigt das Innere des Brennraums 14a, wenn die Einspritzvorrichtung 18 die zweite Einspritzung durchführt. Die zweite Einspritzung nach dem Vergleichsbeispiel wird nach einer relativ langen Zeitspanne nach dem Ende der Haupteinspritzung durchgeführt. Daher ist der Kolben 14 weit von dem OT des Verdichtungstakts zu der abwärts gehende Seite entfernt, und die Düsenöffnungsmittellinie 18b der Einspritzvorrichtung 18 schneidet den wulstigen Abschnitt 141c nicht.
  • Nach der relativ langen Zeitspanne nach dem Ende der Haupteinspritzung ist der zurückgekehrte Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' nahe der Einspritzvorrichtung 18 angelangt. Daher vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 leicht miteinander. Wenn der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 sich miteinander vermischen, steigt die Konzentration des Kraftstoffs lokal in dem Brennraum 14a, was zur Rußerzeugung führt.
  • Da sich der Kolben 14 abwärts bewegt, tritt außerdem zumindest ein Teil des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung Q2 nicht in den Hohlraum 140 ein. Dadurch, dass sich die Verbrennungszeit des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung von dem OT des Verdichtungstakts aus verzögert, wenn der Einspritzzeitpunkt der zweiten Einspritzung verzögert ist, wird der Beitrag des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung Q2 zur Drehmomenterzeugung des Motors 1 gering.
  • Daher werden bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang gemäß dem Vergleichsbeispiel die Verringerung der Rußemission und die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads nicht erreicht.
  • Was dies betrifft, wird bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang dieser Ausführungsform, wie in dem linken Teil der 6 dargestellt, die Haupteinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt, wenn der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist. Der Zeitpunkt der Haupteinspritzung ist der gleiche wie derjenige des in dem linken Teil der 7 dargestellten Vergleichsbeispiels. Der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1 bewegt sich entlang der Düsenöffnungsachse zu dem gewölbten Abschnitt 141c und trifft auf den gewölbten Abschnitt 141c. Dann strömt der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' entlang dem gewölbten Abschnitt 141c, um von dem Hohlraum 140 zu der Einspritzvorrichtung 18 zurück zu kehren.
  • Wie in dem rechten Teil der 6 dargestellt, wird bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang dieser Ausführungsform die zweite Einspritzung innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach dem Ende der Haupteinspritzung durchgeführt. Das heißt, die Einspritzvorrichtung 18 führt die zweite Einspritzung, mit einem bestimmten Zeitintervall von dem Ende der Haupteinspritzung aus, während der Arbeitsperiode durch. Daher wird die zweite Einspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist. Genauer gesagt, führt die Einspritzvorrichtung 18 die zweite Einspritzung zu einem Zeitpunkt durch, wenn die Düsenöffnungsmittellinie 18b der Einspritzvorrichtung 18 den gewölbten Abschnitt 141c schneidet. Man kann auch sagen, dass der Einspritzzeitpunkt der zweiten Einspritzung der Zeitpunkt ist, der nach dem Ende der Haupteinspritzung liegt und zu dem der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' zurückkehrt.
  • Zwar bewegt sich der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 entlang der Düsenöffnungsachse, doch ist der zurückgekehrte Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' von der Düsenöffnungsachse versetzt. Ferner gelangt der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' nicht in die Nähe der Einspritzvorrichtung 18, und bleibt bei dem Beispiel der 6 weiterhin in dem Hohlraum 140. Daher vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung W2 nicht miteinander. Bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang dieser Ausführungsform wird verhindert, dass die Konzentration des Kraftstoffs in dem Brennraum 14a lokal hoch wird. Damit wird die Rußerzeugung verringert.
  • Da der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, wenn die Düsenöffnungsmittellinie 18b den gewölbten Abschnitt 141c schneidet, erreicht er den Hohlraum 140. Der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 verbrennt zusammen mit dem Kraftstoff der Haupteinspritzung Q1' nahe dem OT des Verdichtungstakts. Der Kraftstoff der zweiten Einspritzung Q2 trägt ebenfalls zur Erzeugung des Drehmoments des Motors 1 bei. Daher verbessert sich bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang dieser Ausführungsform der Wärmewirkungsgrad des Motos, was zum Verbessern des Brennstoffwirkungsgrads von Vorteil ist.
  • Durch Durchführen der zweiten Einspritzung auf die Haupteinspritzung folgend wird die Oxidation von Ruß, welcher erzeugt wird, wenn der Kraftstoff der Haupteinspritzung verbrennt, stimuliert, und daher wird die Rußerzeugung verringert.
  • Hierbei ist 8 ein Diagramm, welches einen Vergleich zwischen einer Verbrennungswellenform (durchgezogene Linie) bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang der der 6 und einer Verbrennungswellenform (gestrichelte Linie) bei dem Kraftstoffeinspritzvorgang der 7 zeigt. In 8 bezeichnet die horizontale Achse den Kurbelwinkel, während die vertikale Achse eine Wärmeerzeugungsrate in dem Brennraum 14a bezeichnet.
  • Bei der Verbrennungswellenform des Einspritzvorgangs dieser Ausführungsform tritt eine Spitze der Verbrennung, welche durch den Kraftstoff der Haupteinspritzung hervorgerufen ist, nahe dem OT des Verdichtungstakts auf, und eine Spitze der Verbrennung, welche durch den Kraftstoff der zweiten Einspritzung hervorgerufen ist, tritt nahe der Spitze der durch den Kraftstoff der Haupteinspritzung hervorgerufenen Verbrennung auf. Daraus ergibt sich, dass der Spitzenwert der Wärmeerzeugungsrate hoch ist, die Verbrennungsdauer verkürzt ist und der Wärmewirkungsgrad hoch ist.
  • Was dies betrifft, so tritt bei der Verbrennungswellenform des Einspritzvorgangs des Vergleichsbeispiels eine Spitze der Verbrennung, welche durch den Kraftstoff der zweiten Einspritzung hervorgerufen ist, entfernt von einer Spitze der durch den Kraftstoff der Haupteinspritzung hervorgerufenen Verbrennung auf, welche nahe dem OT des Verdichtungstakts auftritt. Daraus ergibt sich, dass der Spitzenwert der Wärmeerzeugungsrate niedrig ist, die Verbrennungsdauer auf dem Arbeitstakt verlängert ist und der Wärmewirkungsgrad relativ niedrig ist.
  • Durch Verkürzen des Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung, wie bei dem Einspritzvorgang dieser Ausführungsform, werden daher sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads erreicht. Nachfolgend wird der Einspritzvorgang dieser Ausführungsform, bei dem das Zeitintervall verkürzt ist, als „Einspritzung mit kurzem Zeitintervall“ bezeichnet. Die Einspritzung mit kurzem Zeitintervall kann definiert werden als Durchführen der zweiten Einspritzung zu einem Zeitpunkt, zu dem die Düsenöffnungsmittellinie 18b der Einspritzvorrichtung 18 den gewölbten Abschnitt 141c schneidet, nachdem die Haupteinspritzung beendet ist, oder als Durchführen der zweiten Einspritzung in den Hohlraum 140 zu einem Zeitpunkt, nachdem die Haupteinspritzung beendet ist und wenn der Kraftstoff der Haupteinspritzung zurückkehrt, bezeichnet werden.
  • Der Einspritzvorgang, bei dem der Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung länger als die Einspritzung mit kurzem Zeitintervall ausgedehnt ist, wird als „Einspritzung mit langem Zeitintervall“ bezeichnet. Die Einspritzung mit langem Zeitintervall hat ein längeres Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung als die Einspritzung mit kurzem Zeitintervall. Die Einspritzung mit langem Zeitinterfall kann definiert werden als Durchführen der zweiten Einspritzung zu einem Zeitpunkt, zu dem mindestens ein Teil des Kraftstoffs außerhalb des Hohlraums 140 angelangt ist, nachdem die Haupteinspritzung beendet ist. Das in 7 dargestellte Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel der Einspritzung mit langem Zeitintervall.
  • Nachstehend wird das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung beschrieben. Das obere Diagramm der 9 zeigt ein Zeitdiagramm des Einspritzbefehlsimpulses, welchen das PCM 10 an die Einspritzvorrichtung 18 abgibt. Bei der Haupteinspritzung ist der Einspritzbefehlsimpuls lang, da die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß ist. Wenn der Einspritzbefehlsimpuls auf EIN geschaltet ist, wie in dem unteren Diagramm der 9 gezeigt ist, beginnt eine Nadel der Einspritzvorrichtung 18 nach einer bestimmten Verzögerungszeit von dem Auf-EIN-Schalten des Einspritzbefehlsimpulses aus sich zu heben. Das Heben der Nadel nimmt allmählich zu, um nach einer bestimmten Zeitdauer einen höchsten Hub zu erreichen.
  • Wenn der Einspritzbefehlsimpuls auf AUS geschaltet wird, nimmt dann der Hub der Nadel nach einer bestimmten Verzögerungszeit von dem Auf-AUS-Schalten aus ab, um Null zu erreichen.
  • Bei der zweiten Einspritzung ist der Einspritzbefehlsimpuls kurz, da die Kraftstoffeinspritzmenge relativ klein ist. Wenn der Einspritzbefehlsimpuls auf EIN geschaltet wird, beginnt die Nadel, ähnlich wie bei der obigen Beschreibung, sich zu heben, während bei der zweiten Einspritzung der Einspritzbefehlsimpuls auf AUS schaltet, während der Nadelhub allmählich zunimmt, der Nadelhub Null wird, ohne den höchsten Hub zu erreichen.
  • Wie in dem oberen Diagramm der 9 dargestellt, kann das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung als eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem der von dem PCM 10 ausgegebene Einspritzbefehlsimpuls der Haupteinspritzung auf AUS geschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt definiert werden, wenn der Einspritzbefehlsimpuls der zweiten Einspritzung auf EIN geschaltet wird. Wie in dem unteren Diagramm der 9 dargestellt, ist das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung im Wesentlichen gleich einer Zeitdauer, die die Nadel der Einspritzvorrichtung benötigt, um bei der zweiten Einspritzung zu beginnen, sich zu heben, da der Hub bei der Haupteinspritzung Null wird.
  • (Umschalten zwischen Einspritzung mit kurzem Zeitintervall und Einspritzung mit langem Zeitintervall)
  • 10 zeigt einen Plan 100 zum Bestimmen des Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung. Der Plan 100 ist in dem Speicher des PCM 10 gespeichert. Dieser Plan 100 legt jedes Zeitintervall I entsprechend jeder Motorlast L und jeder Motordrehzahl N fest. Bei S52 in dem Flussdiagramm der 5 legt das PCM 10 das Zeitintervall durch Bezugnahme auf den Plan basierend auf der Motorlast und der Motordrehzahl fest.
  • Ein Betriebsbereich des Motors 1 ist hinsichtlich des Zeitintervalls in drei Bereiche unterteilt. Die drei Bereiche enthalten den Bereich mit kurzem Zeitintervall, den Bereich mit langem Zeitintervall und den Bereich, in dem die zweite Einspritzung nicht ausgeführt wird. Der Bereich mit langem Zeitintervall ist ein Bereich, in dem die Motorlast oder -drehzahl niedriger als in dem Bereich mit kurzem Zeitintervall ist. Der Bereich mit langem Zeitintervall entspricht einem Bereich mit niedriger Last und niedriger Drehzahl des Motors 1. Der Bereich, in dem die zweite Einspritzung nicht ausgeführt wird, ist ein Bereich, in dem die Motorlast oder -drehzahl höher als in dem Bereich mit kurzem Zeitintervall ist. Der Bereich, in dem die zweite Einspritzung nicht ausgeführt wird, entspricht einem Bereich mit hoher Last und hoher Drehzahl des Motors 1. Der Bereich, in dem die zweite Einspritzung nicht ausgeführt wird, enthält einen Teil einer Volllast.
  • In dem Bereich mit kurzen Zeitintervall wird die Einspritzung mit kurzem Zeitintervall für die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung angewendet. Das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung wird verkürzt, um sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads zu erreichen, wie oben beschrieben. Der Bereich mit kurzem Zeitintervall kann als „erster Bereich“ bezeichnet werden.
  • In dem Bereich mit langem Zeitintervall wird die Einspritzung mit langem Zeitintervall für die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung angewendet. Durch Ausdehnen des Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung wird die Rußemission innerhalb des Bereichs mit niedriger Last und niedriger Drehzahl des Motors 1 reduziert, wie unten beschrieben. Der Bereich mit langem Zeitintervall kann als „zweiter Bereich“ bezeichnet werden.
  • Das obere Diagramm der 11 zeigt eine Beziehung zwischen der Länge des Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung und der Rußerzeugungsmenge, und die das untere Diagramm der 11 zeigt eine Beziehung zwischen der Länge des Zeitintervalls und dem Wärmewirkungsgrad. Die Motordrehzahl ist niedrig (ungefähr 1500 U/min) und 10Q, 20Q, 30Q, 40Q, 50Q und 60Q sind Kraftstoffeinspritzmengen. Das heißt, 10Q und 20Q entsprechen niedrigen Lasten, 30Q und 40Q entsprechen mittleren Lasten und 50Q und 60Q entsprechen hohen Lasten.
  • Wie in dem oberen Diagramm der 11 dargestellt, nimmt die Rußerzeugungsmenge ab, während der Motor auf einer mittleren oder hohen Last arbeitet, wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung kurz wird, und die Rußerzeugungsmenge nimmt zu, wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung lang wird. Wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung lang wird, ist, wie oben beschrieben, der Kraftstoff der Haupteinspritzung zum Zeitpunkt der zweiten Einspritzung in die Nähe der Einspritzvorrichtung 18 zurück gekehrt, und der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung vermischen sich, und somit wird geschätzt, dass die Rußerzeugungsmenge ansteigt. Daher wird das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung vorzugsweise verkürzt, wenn der Motor 1 auf der mittleren oder der hohen Last arbeitet. Wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung verkürzt ist, verbessert sich auch der Wärmewirkungsgrad des Motors 1, wie in dem unteren Diagramm der 11 dargestellt. Bei dem Beispiel der 11 werden sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads innerhalb eines durch die gestrichelte Linie definierten Bereichs erreicht. Die Einspritzung mit kurzem Zeitintervall ist vorzugsweise so festgelegt, dass sie das Zeitintervall von ungefähr 1,4 ms oder weniger hat. Es sei darauf hingewiesen, dass während ein niedrigster Wert des Zeitintervalls ausgehend von den Spezifikationen der Einspritzvorrichtung 18 bestimmt wird, dieser beispielsweise ungefähr 0,1 ms betragen kann.
  • Wenn dagegen der Motor 1 mit einer niedrigen Last arbeitet, wenn das Intervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung kurz wird, und die Rußerzeugungsmenge nimmt ab, wenn das Intervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung lang wird, wie in dem oberen Diagramm der 11 dargestellt. Die Tendenz zur Rußerzeugung ist zwischen dem Betrieb mit niedriger Motorlast und dem Betrieb mit mittlerer/hoher Motorlast entgegengesetzt.
  • Als Grund dafür wird betrachtet, dass die Einspritzmenge der Haupteinspritzung klein ist, wenn der Motor 1 mit einer niedrigen Last und einer niedrigen Drehzahl arbeitet.
  • Da die Durchdringung schwach wird, wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung klein ist, bleibt der Kraftstoff Q1' nach dem Auftreffen auf den gewölbten Abschnitt 141c nahe dem gewölbten Abschnitt 141c des Hohlraums 140, wie in 12 schematisch dargestellt ist. Wenn das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung verkürzt wird, um es dem Kraftstoff Q2 der zweiten Einspritzung in dem in 12 dargestellten Zustand zu ermöglichen, in den Hohlraum 140 zu gelangen, vermischen sich der Kraftstoff Q1' der Haupteinspritzung und der Kraftstoff Q2 der zweiten Einspritzung miteinander, und die Konzentration des Kraftstoff steigt lokal an. Als ein Ergebnis wird angenommen, dass das Verkürzen des Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung die Rußerzugungsmenge erhöht.
  • Daher ist innerhalb des Betriebs bei niedriger Last und niedriger Drehzahl, in dem die Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung klein ist, d.h. innerhalb des Bereichs mit langem Intervall, das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung so festgelegt, dass es lang ist, um die Verringerung der Rußerzeugung zu priorisieren. Mit anderen Worten: Durch Festlegen des langen Zeitintervalls zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung bewegt sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung entsprechend weg von dem gewölbten Abschnitt 141c, und somit wird das Vermischen zwischen dem Kraftstoff der Haupteinspritzung und dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung verhindert. Infolgedessen wird die Rußerzeugung verringert. Zum Zeitpunkt der zweiten Einspritzung dagegen gelangt mindestens ein Teil des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung nach außerhalb des Hohlraums 140, da der Kolben 14 sich abwärts bewegt. Daher sinkt der Beitrag des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung zur Erzeugung von Motordrehmoment. Bei dem Beispiel der 11 hat die Einspritzung mit langem Intervall vorzugsweise ein Zeitintervall, welches länger als ungefähr 1,4 ms ist.
  • Wieder gemäß dem Plan 100 der 10 ist innerhalb des Bereichs, in dem die zweite Einspritzung nicht durchgeführt wird, das Intervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung gleich Null. Innerhalb eines Bereichs des Motors 1 mit hoher Last und hoher Drehzahl ist die Einspritzmenge der Haupteinspritzung groß. Daher wird der Einspritzbefehlsimpuls lang, und es wird schwierig, die Kraftstoffeinspritzung in die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung aufzuteilen. Da die Einspritzmenge der Haupteinspritzung groß ist, wird ferner, wenn die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung durchgeführt werden, die Konzentration des Kraftstoffs in dem Brennraum lokal hoch, was die Rußerzeugung hervorruft. Daher wird in dem Bereich des Motors 1 mit hoher Last und hoher Drehzahl die zweite Einspritzung nicht durchgeführt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass innerhalb des Bereichs mit kurzem Intervall, des Bereichs mit langem Intervall und des Bereichs, in dem die zweite Einspritzung nicht durchgeführt wird, jeweils eine andere Einspritzung als die Haupteinspritzung und die zweite Einspritzung (z.B. eine Vorstufeneinspritzung vor der Haupteinspritzung) in einem Verbrennungszyklus durchgeführt werden kann.
  • Hierbei ist hinsichtlich des Plans 100 der 10 innerhalb des Bereichs mit kurzem Intervall das Zeitintervall nicht immer konstant, sondern wird vorzugsweise in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors 1 geändert. Beispielsweise verkürzt das PCM 10 das Zeitintervall, wenn die Motordrehzahl steigt. Wie oben beschrieben, enthält der Motor 1 den großen Turbolader 61 und den kleinen Turbolader 62, und die Turbolader laden mit einem höheren Druck, wenn die Motordrehzahl steigt. Daher wird der Druck in dem Zylinder 11a mit steigender Motordrehzahl höher. Wenn der Druck in dem Zylinder 11a steigt, wird es für den von der Einspritzvorrichtung 18 eingespritzten Kraftstoffstrahl schwer, sich fortzubewegen. Insbesondere da die zweite Einspritzung, welche nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, eine kleinere Kraftstoffeinspritzmenge als die Haupteinspritzung hat, ist die Durchdringung durch die zweite Einspritzung schwach. Aufgrund der Tatsache, dass es für den Kraftstoff der zweiten Einspritzung bei steigender Motordrehzahl schwerer wird, sich fortzubewegen, bewegt sich damit der Kolben 14 nach der zweiten Einspritzung abwärts, während der Kraftstoff sich ausbreitet, und der Kraftstoff gelangt nicht in den Hohlraum 140.
  • Daher wird innerhalb des Bereichs mit kurzem Intervall die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall durchgeführt, wenn die Motordrehzahl steigt, d.h. der Druck in dem Zylinder 11a steigt. Auf diese Weise wird die zweite Einspritzung durchgeführt, wenn der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts ist, und daher erreicht der Kraftstoff erfolgreich den Hohlraum 140, selbst wenn der Druck in dem Zylinder 11 a hoch ist. Dies ist vorteilhaft zum Erzeugen des Motordrehmoments und sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads werden erreicht.
  • Die gleiche Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Zeitintervall ist auch in dem Bereich mit langem Intervall hergestellt. Das heißt, auch in dem Bereich mit langem Intervall verkürzt das PCM 10 das Zeitintervall, wenn die Motordrehzahl höher ist (d.h. wenn der Druck in dem Zylinder 11a höher ist), was zum Erzeugen des Motordrehmoments vorteilhaft ist, und sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads werden erreicht.
  • Außerdem führt in dem Bereich mit kurzem Intervall das PCM 10 die zweite Einspritzung mit einem kürzen Zeitintervall aus, wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung zunimmt. Wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung groß ist, wird aufgrund der hohen Penetration die Zeit kurz, welche der Kraftstoff der Haupteinspritzung benötigt, um nach dem Auftreffen auf den gewölbten Abschnitt 141c von dem Hohlraum 140 zu der Einspritzvorrichtung 18 zurückzukehren und in die Nähe der Einspritzvorrichtung 18 zu gelangen. Wenn die zweite Einspritzung ausgeführt wird, nachdem der Kraftstoff der Haupteinspritzung die Nähe der Einspritzvorrichtung 18 erreicht hat, wie oben beschrieben, vermischen sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung miteinander, und die Konzentration des Kraftstoffs wird lokal hoch.
  • Daher wird die zweite Einspritzung mit einem kürzeren Zeitintervall ausgeführt, wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung zunimmt. Da der Kraftstoff der Haupteinspritzung zu dem Zeitpunkt, zu dem die zweite Einspritzung durchgeführt wird, noch nicht in die Nähe der Einspritzvorrichtung 18 gelangt ist, wird das Vermischen des Kraftstoffs der Haupteinspritzung und des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung verhindert. Durch Verkürzen des Zeitintervalls erreicht ferner der Kraftstoff der zweiten Einspritzung den Hohlraum 140, da der Kolben 14 nahe dem OT des Verdichtungstakts angeordnet ist, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird. Der Kraftstoff der zweiten Einspritzung trägt zu der Erzeugung von Motordrehmoment bei, was zum Verbessern des Brennstoffwirkungsgrads vorteilhaft ist.
  • Die gleiche Beziehung zwischen der Einspritzmenge der Haupteinspritzung und dem Zeitintervall ist auch innerhalb des Bereichs mit langem Intervall hergestellt. Das heißt, innerhalb des Bereichs mit langem Intervall verkürzt das PCM 10 das Zeitintervall, wenn die Einspritzmenge der Haupteinspritzung zunimmt, was zum Verringern der Rußemission vorteilhaft wird, und sowohl die Verringerung der Rußemission als auch die Verbesserung des Brennstoffwirkungsgrads werden erreicht.
  • Daher ist in dem Plan 100 der 10 innerhalb des Bereichs mit langem Intervall und des Bereichs mit kurzem Intervall das Zeitintervall allgemein in Richtung nach oben rechts kürzer und in Richtung nach unten links länger festgelegt.
  • 13 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Einspritzmenge der Haupteinspritzung (Haupteinspritzmenge) und dem Zeitintervall darstellt. Die Haupteinspritzmenge ist im Wesentlichen proportional zur Größe des Motordrehmoments. Daher kann die horizontale Achse der 13 durch die Motorlast ersetzt werden.
  • Wenn die Haupteinspritzmenge klein ist, führt das PCM 10, wie oben beschrieben, die Einspritzung mit langem Intervall aus, um die Rußerzeugung zu verringern, welche durch das Vermischen des Kraftstoffs der Haupteinspritzung und des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung hervorgerufen wird. Das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung ist relativ lang. Bei der Einspritzung mit langem Intervall wird die Durchdringung der Haupteinspritzung stärker, wenn die Haupteinspritzmenge zunimmt, und das Vermischen des Kraftstoffs der Haupteinspritzung und des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung wird leicht verhindert; daher wird das Zeitintervall verkürzt. Das Verkürzen des Zeitintervalls ist vorteilhaft zum Verbessern des Brennstoffwirkungsgrads.
  • Wenn die Haupteinspritzmenge weiter zunimmt, schaltet das PCM 10 die Einspritzung mit langem Intervall zu der Einspritzung mit kurzem Intervall um. Das Intervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung wird relativ klein. Selbst bei der Einspritzung mit kurzem Intervall wird das Zeitintervall verkürzt, wenn die Haupteinspritzmenge zunimmt. So wird das Vermischen des Kraftstoffs der Haupteinspritzung und des Kraftstoffs der zweiten Einspritzung verhindert, und die Rußerzeugung wird verringert, und es ist auch vorteilhaft zum Verbessern des Brennstoffwirkungsgrads. In 13 unterscheidet sich die Neigung der geraden Linie für die Einspritzung mit langem Intervall von der Neigung der geraden Linie für die Einspritzung mit kurzem Intervall. Die Neigung der geraden Linie für die Einspritzung mit kurzem Intervall ist vergleichsweise flacher.
  • Wenn die Haupteinspritzmenge weiter zunimmt, führt das PCM 10 die zweite Einspritzung nicht aus. Somit wird das Zeitintervall gleich Null. Dadurch, dass die zweite Einspritzung nicht ausgeführt wird, wird die Rußerzeugung verringert.
  • (Steuerung oder Regelung im Übergangsbetrieb)
  • Der Plan 100 in 10 ist für einen stationären Betrieb des Motors 1 gedacht, und während des Übergangsbetriebs, wie beispielsweise während der Beschleunigung, kann das PCM 10 das Zeitintervall so korrigieren, dass es einer Ansprechverzögerung des Turboladers entspricht. Das heißt, wenn der Turboladedruck aufgrund der Ansprechverzögerung nicht auf den Soll-Turboladedruck angestiegen ist, wird der Druck in dem Zylinder 11a niedriger als der geschätzte Druck in dem Plan 100 der 10. Wenn der Druck in dem Zylinder 11a niedrig ist, wird es für den durch die Einspritzvorrichtung 18 eingespritzten Kraftstoff leicht sich fortzubewegen. Da der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff der Haupteinspritzung zurückkehrt relativ früh wird, vermischen sich daher der Kraftstoff der Haupteinspritzung und der Kraftstoff der zweiten Einspritzung auch dann nicht, wenn das Zeitintervall kürzer festgelegt ist als der in dem Plan 100 in 10 festgelegte Wert. Das heißt, die Rußerzeugung wird verringert. Da das Verkürzen des Zeitintervalls den Zeitpunkt der zweiten Einspritzung früher macht, trägt dagegen der Kraftstoff der zweiten Einspritzung stark zum Erzeugen des Motordrehmoments bei. Das heißt, durch Verkürzen des Zeitintervalls während der Beschleunigung wird der Wärmewirkungsgrad des Motors 1 verbessert, während die Rußemission verringert wird, was zum Erhöhen des Drehmoments und zum Verbessern des Brennstoffwirkungsgrads vorteilhaft ist.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei der oben beschriebenen Konfiguration der Motor 1 zwar sowohl den großen Turbolader 61 als auch den kleinen Turbolader 62 enthält, der Motor 1 jedoch einen sogenannten Einzel-Turbolader mit einem Verdichter und einer Turbine enthalten kann.
  • Ferner kann der Motor 1 alternativ zu dem Turbolader einen Supercharger oder einen elektrischen Verstärker enthalten.
  • Ferner wird bei der obigen Konfiguration das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung unter Verwendung des in 10 dargestellten Plans 100 festgelegt. Das Zeitintervall zwischen der Haupteinspritzung und der zweiten Einspritzung kann jedoch, anstelle unter Verwendung der Plansteuerung oder -regelung, unter Verwendung eines Modells festgelegt werden, welches auf dem Turboladedruck basiert, welcher durch den Turboladedrucksensor SW2 als ein auf den Ansaugluftdruck des Motors 1 bezogener Parameter erfasst wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    14
    Kolben
    140
    Hohlraum
    141b
    erhöhter mittlerer Abschnitt
    141c
    gewölbter Abschnitt
    141d
    Randabschnitt
    18
    Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzvorrichtung)
    18a
    Düsenöffnung
    61
    großer Turbolader
    62
    kleiner Turbolader
    X
    Zylindermittelachse

Claims (10)

  1. Dieselmotor (1), umfassend: einen Kolben (14), welcher mit einem Hohlraum (140) ausgebildet und dafür konfiguriert ist, sich in einem Zylinder (11a) entlang einer Mittelachse (X) des Zylinders (11a) hin und her zu bewegen; und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18), welche einer oberen Fläche (14c) des Kolbens (14) zugewandt angeordnet und dafür konfiguriert ist, Kraftstoff entlang mindestens einer Einspritzachse einzuspritzen, wobei die Einspritzachse durch eine Düsenöffnungsmittellinie (18b) definiert ist, die innere Fläche (140a) des Hohlraums (140) in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse (X) des Zylinders (11a) aufweist, enthält: einen Randabschnitt (141d) nahe einer Öffnungsfläche des Hohlraums (140) in der oberen Fläche (14c) des Kolbens (14); einen erhöhten mittleren Abschnitt (141b), welcher sich von einem unteren Bereich des Hohlraums (140) in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) erhebt; und einen gewölbten Abschnitt (141c), welcher den Randabschnitt (141d) mit dem erhöhten mittleren Abschnitt (141b) in Form eines Bogens verbindet, welcher sich einwärts in Richtung zu der Mittelachse (X) öffnet, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist: wenn der Kolben (14) nahe einem oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts angeordnet ist, eine erste Einspritzung (Q1)durchzuführen, sodass der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) in Richtung zu dem Hohlraum (140) im Wesentlichen entlang der Einspritzachse strömt, auf eine innere Fläche (140a) des Hohlraums (140) trifft, dann entlang der inneren Fläche (140a) des Hohlraums (140) von einer von der Einspritzachse versetzten Position aus in Richtung zu der Einspritzvorrichtung (18) zurück strömt, und zumindest in einer bestimmten Betriebsart zu einem Zeitpunkt nach der ersten Einspritzung (Q1), und zu dem der Kraftstoff der ersten Einspritzung zurück strömt, eine zweite Einspritzung (Q2) in Richtung zu dem Hohlraum (140) durchzuführen, so dass der zurückgekehrte Kraftstoff der ersten Einspritzung (Q1) von der Düsenöffnungsachse (18b) derart versetzt ist, dass sich der Kraftstoff der ersten Einspritzung (Q1) nicht mit dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung (Q2) vermischt.
  2. Motor (1) nach Anspruch 1, wobei der bei der ersten Einspritzung (Q1) eingespritzte Kraftstoff von dem gewölbten Abschnitt (140c) des Hohlraums (140) entlang dem erhöhten mittleren Abschnitt (141b) strömt, um von einer Position, die von der Einspritzachse in einer Abwärtsrichtung des Kolbens (14) versetzt ist, in Richtung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) zurückzukehren.
  3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist, die erste Einspritzung (Q1) als eine Haupteinspritzung in Richtung zu dem gewölbten Abschnitt (140c) des Hohlraums (140) zu einem ersten Zeitpunkt auszuführen, zu dem der Kolben (14) nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, und nach einem bestimmten Zeitintervall vom Ende der Haupteinspritzung aus im Arbeitstakt eine zweite Einspritzung (Q2) zu einem zweiten Zeitpunkt auszuführen, zu dem die Düsenöffnungsmittellinie bzw. Düsenöffnungsachse (18b) den gewölbten Abschnitt (140c) schneidet.
  4. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Turbolader (61, 62), welcher dafür konfiguriert ist, Ansaugluftdruck des Motors (1) zu erhöhen, wenn die Motordrehzahl steigt, und/oder einen Sensor, welcher dafür konfiguriert ist, einen auf den Ansaugluftdruck des Motors (1) bezogenen Parameter zu erfassen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist, die zweite Einspritzung (Q2) mit einem kürzeren Zeitintervall durchzuführen, wenn die Motordrehzahl zunimmt.
  5. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist, die zweite Einspritzung (Q2) mit einem kürzeren Zeitintervall durchzuführen, wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge der Haupteinspritzung zunimmt.
  6. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn der Motor (1) in einem ersten Bereich arbeitet, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist, die zweite Einspritzung (Q2) zu dem zweiten Zeitpunkt durchzuführen, und wenn der Motor (1) in einem zweiten Bereich arbeitet, in dem mindestens eines von einer Motorlast und einer Motordrehzahl niedriger als in dem ersten Bereich ist, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) konfiguriert ist, das Zeitintervall auszudehnen und die zweite Einspritzung (Q2) zu einem dritten Zeitpunkt durchzuführen, zu dem mindestens ein Teil des Kraftstoffs der ersten Einspritzung (Q1) außerhalb des Hohlraums (140) angelangt ist.
  7. Motor (1) nach Anspruch 6, wobei, wenn der Motor (1) in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich arbeitet und eine Motorlast steigt, das Zeitintervall reduziert ist.
  8. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn der Motor (1) in einem dritten Bereich arbeitet, in dem mindestens eines von einer Motorlast und einer Motordrehzahl höher als in dem ersten Bereich ist, die zweite Einspritzung (Q2) gestrichen ist.
  9. Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Motors (1), welcher enthält: einen Kolben (14), welcher mit einem Hohlraum (140) ausgebildet und dafür konfiguriert ist, sich in einem Zylinder (11a) entlang einer Mittelachse (X) des Zylinders (11a) hin und her zu bewegen, eine innere Fläche (140a) des Hohlraums (140), welche in einem Querschnitt, welcher die Mittelachse (X) des Zylinders (11a) enthält, einen gewölbten Abschnitt (140c), welcher in radialen Richtungen des Hohlraums (140) von einer Öffnungsfläche des Hohlraums (140) an der oberen Fläche (14c) des Kolbens (14) aus auswärts gewölbt ist, enthält; und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18), welche einer oberen Fläche (14c) des Kolbens (14) zugewandt angeordnet und dafür konfiguriert ist, Kraftstoff aus einer Düsenöffnung (18a) einzuspritzen, wobei eine Düsenöffnungsmittellinie (18b), welche eine Verlängerung der Mitte der Düsenöffnung (18a) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) ist, den gewölbten Abschnitt (140c) schneidet, wenn der Kolben (14) an einem von einem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und einer bestimmten Position nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: zumindest in einer bestimmten Betriebsart, das Durchführen einer Haupteinspritzung (Q1') in Richtung zu dem gewölbten Abschnitt (140c) des Hohlraums (140) zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem der Kolben (14) nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts angeordnet ist, sodass der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (18) in Richtung zu dem Hohlraum (140) im Wesentlichen entlang der Düsenöffnungsmittellinie (18b) strömt, auf eine innere Fläche (140a) des Hohlraums (140) trifft, dann entlang der inneren Fläche (140a) des Hohlraums (140) von einer von der Düsenöffnungsmittellinie (18b) versetzten Position aus in Richtung zu der Einspritzvorrichtung (18) zurück strömt, und das Durchführen, nach einem bestimmten Zeitintervall vom Ende der Haupteinspritzung (Q1') aus, auf dem Arbeitstakt einer zweiten Einspritzung zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem die Düsenöffnungsmittellinie (18b) den gewölbten Abschnitt (140c) schneidet, so dass der zurückgekehrte Kraftstoff der Haupteinspritzung (Q1') von der Düsenöffnungsachse (18b) derart versetzt ist, dass sich der Kraftstoff der Haupteinspritzung (Q1') nicht mit dem Kraftstoff der zweiten Einspritzung (Q2) vermischt.
  10. Computerprogramprodukt, welches computerlesbare Befehle umfasst, die, wenn sie auf einem geeigneten System geladen sind und ausgeführt werden, die Schritte des Verfahrens des Anspruchs 9 ausführen können.
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