DE102018006370A1 - Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuersystem hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuersystem hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt Download PDF

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Masanari Sueoka
Kota Matsumoto
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Abstract

Es wird eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor zur Verfügung gestellt, welcher einen Motor beinhaltet, welcher eine Mehrzahl von Zylindern, eine Zündkerze, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und eine Regel- bzw. Steuereinheit beinhaltet, welche mit der Zündkerze und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbunden ist. Die Regel- bzw. Steuereinheit bewirkt, dass der Motor einen Betrieb mit allen Zylindern durchführt, wenn der Motor bei einer Last über einer gegebenen Last arbeitet, und einen Betrieb mit reduzierten Zylindern bei einer Last unter der gegebenen Last durchführt. In dem Betrieb mit reduzierten Zylindern spritzt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff zu einem oder einigen der Zylinder ein, um ein Mischgas zu erzeugen, zündet die Zündkerze das Mischgas und startet der Motor bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem großen Kompressionsverhältnis eine SI Verbrennung, in welcher das Mischgas gezündet wird, um durch eine Flammenpropagation zu verbrennen, und führt dann eine CI Verbrennung durch, in welcher sich nicht verbranntes Mischgas durch eine Selbstentzündung entzündet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Kompressionszündungsmotor, ein Regel- bzw. Steuersystem hierfür, ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und auf ein Computerprogrammprodukt.
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • JP 2007 - 154 859 A offenbart eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Funkenzündungs-Benzinmotor, beinhaltend ein eine HCCI (Kompressionszündung bei homogener Ladung) ausführendes Teil, welches einen Betrieb einer Kompressions-Selbstzündung wenigstens innerhalb eines Betriebsbereichs teilweiser Last des Motors ausführt, und ein eine Zündung unterstützendes Teil, welches die Zündung in dem Betrieb mit Kompressions-Selbstzündung innerhalb des Betriebsbereichs mit teilweiser Last unterstützt. An einer Seite einer niedrigen Motorlast des Betriebsbereichs teilweiser Last führt die Regel- bzw. Steuervorrichtung einen Betrieb mit reduzierten Zylindern aus. JP 2007 - 154 859 A offenbart auch ein Durchführen einer Verbrennung bei einem Überschuss-Luftverhältnis λ=1 während des Betriebs mit reduzierten Zylindern.
  • Jedoch bewirkt, aufgrund eines Durchführens der Verbrennung bei dem Überschuss-Luftverhältnis λ=1 während des Betriebs mit reduzierten Zylindern, die konventionelle Regel- bzw. Steuervorrichtung für den Funkenzündungs-Benzinmotor, welcher mit dem die Zündung unterstützenden Teil und dem die HCCI ausführenden Teil versehen ist, ein Problem einer schlechten Kraftstoffeffizienz.
  • Obwohl daran gedacht werden kann, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F dazu zu bringen, mager innerhalb eines Betriebsbereichs geringer bzw. niedriger Motorlast zu sein, macht dies eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung in einer SI (Funkenzündungs-) Verbrennung schwierig und es fluktuiert auch ein Verbrennungszeitpunkt einer CI (Verdichtungs- bzw. Kompressionszündungs-) Verbrennung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf ein Lösen der Gegenstände bzw. Probleme des oben beschriebenen Standes der Technik gemacht und zielt darauf ab, eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern, einen Betrieb einer stabilen SI Verbrennung durchzuführen und auch einen Betrieb einer nachfolgenden CI Verbrennung zu einem gewünschten Zeitpunkt selbst während eines Betriebs mit reduzierten Zylindern innerhalb eines Betriebsbereichs geringer Motorlast durchzuführen.
  • Die SI Verbrennung ist eine Verbrennung, welche eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung begleitet, welche durch ein zwangsweises Zünden eines Mischgases innerhalb einer Verbrennungskammer startet, und die CI Verbrennung ist eine Verbrennung, welche startet, indem das Mischgas im Inneren der Verbrennungskammer sich selbst entzündet, indem es verdichtet bzw. komprimiert wird. In einem Verbrennungsmodus, welcher die SI Verbrennung und die CI Verbrennung kombiniert, wird das Mischgas im Inneren der Verbrennungskammer zwangsweise gezündet, um seine Verbrennung durch die Flammenausbreitung bzw. -fortpflanzung zu starten, und dann bewirken Hitze bzw. Wärme, welche durch die SI Verbrennung erzeugt wird, und Druck, welcher durch die Flammenpropagation angehoben wird, eine Verbrennung eines nicht verbrannten Mischgases im Inneren der Verbrennungskammer durch die Kompressionszündung. Nachfolgend wird dieser Verbrennungsmodus als eine SPCCI (durch eine Zündkerze bzw. einen Funken geregelte bzw. gesteuerte Kompressionszündungs-) Verbrennung bezeichnet.
  • In der Verbrennung durch die Kompressionszündung ändert sich der Zeitpunkt der Kompressionszündung stark, wenn die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer variiert, bevor die Verdichtung bzw. Kompression startet. In diesem Hinblick kann die Änderung in der Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer, bevor die Verdichtung startet, durch ein Einstellen des Wärmeerzeugungsausmaßes bzw. der Wärmeerzeugungsmenge in der SI Verbrennung reduziert werden. Beispielsweise kann durch ein Regeln bzw. Steuern des Zündzeitpunkts, um den Startzeitpunkt der SI Verbrennung gemäß der Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer einzustellen, bevor die Verdichtung startet, der Zeitpunkt der Kompressionszündung geregelt bzw. gesteuert werden.
  • Die SI Verbrennung durch eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung bewirkt einen relativ sanften Druckanstieg verglichen mit der CI Verbrennung, so dass die SPCCI Verbrennung ein Verbrennungsgeräusch reduziert. Weiters verkürzt die CI Verbrennung die Verbrennungsperiode verglichen mit der SI Verbrennung, so dass die SPCCI Verbrennung vorteilhaft bei einem Verbessern einer Kraftstoffeffizienz ist.
  • Wenn der Motor innerhalb eines Bereichs geringer Last arbeitet, nimmt eine Kraftstoffeinspritzmenge ab und es nimmt die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer auch ab. Daher ist es, selbst wenn die SPCCI Verbrennung durchzuführen ist, für eine Funkenzündung schwierig, dass sie durchgeführt wird, und es wird die SI Verbrennung instabil, und es kann auch möglich sein, dass die CI Verbrennung aufgrund der unzureichenden Temperatur nicht durchgeführt wird.
  • Somit zielen die vorliegenden Erfinder darauf ab, selbst innerhalb eines derartigen Bereichs niedriger Last, welcher nachteilig für die SPCCI Verbrennung ist, die stabile SPCCI Verbrennung zu erzielen, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) mager gemacht wird.
  • Die Lehre, welche hier geoffenbart wird, ist eine Konfiguration, in welcher innerhalb des Bereichs niedriger Last ein sogenannter Betrieb mit reduzierten Zylindern, in welchem Kraftstoff nur zu einem oder einigen einer Mehrzahl von Zylindern zugeführt wird, während er nicht zu den anderen Zylindern unter einer gewissen Bedingung zugeführt wird, bei einem großen Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis über einem gegebenen Wert durchgeführt wird.
  • Spezifisch beinhaltet gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Kompressionszündungsmotor eine Mehrzahl von Zylindern, welche jeweils mit einer Verbrennungskammer ausgebildet sind, eine Zündkerze, welche in jeder der Verbrennungskammern angeordnet ist, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, welche angeordnet ist, um in jede Verbrennungskammer gerichtet zu sein, und eine Regel- bzw. Steuereinheit, welche mit der Zündkerze und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbunden ist und konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal jeweils an die Zündkerze und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung auszugeben. Wenn der Motor bei einer Last über einer gegebenen Last arbeitet, bewirkt die Regel- bzw. Steuereinheit, dass der Motor einen Betrieb mit allen Zylindern durchführt, indem Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern zugeführt wird, und wenn der Motor bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, bewirkt die Regel- bzw. Steuereinheit, dass der Motor einen Betrieb mit reduzierten Zylindern durchführt, indem der Kraftstoff zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern zugeführt wird. In dem Betrieb mit reduzierten Zylindern regelt bzw. steuert die Regel- bzw. Steuereinheit die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, um den Kraftstoff zu dem einen oder den einigen der Mehrzahl von Zylindern einzuspritzen, um ein Mischgas zu erzeugen bzw. zu generieren, regelt bzw. steuert die Zündkerze, um das Mischgas zu entzünden, und bewirkt, dass der Motor bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und bei einem großen Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis über einem gegebenen Wert eine Verbrennung durch eine Funkenzündung (SI) startet, in welcher das Mischgas durch die Zündkerze entzündet wird, um durch eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung zu verbrennen, und dann eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung (CI) durchzuführen, in welcher nicht verbranntes Mischgas durch eine Kompressionszündung zündet.
  • Hier kann der „Motor“ ein Viertakt-Motor sein, welcher betrieben wird, indem die Verbrennungskammer einen Einlasshub, Verdichtungs- bzw. Kompressionshub, Expansionshub und Auslasshub wiederholt.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird innerhalb eines Bereichs niedriger bzw. geringer Last (unter der gegebenen Last) der Betrieb mit reduzierten Zylindern durchgeführt, in welchem der Kraftstoff zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern zugeführt wird, und es werden bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (einem mageren A/F) und dem großen Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis oberhalb des gegebenen Werts (z.B. ist bzw. beträgt ein geometrisches Verdichtungsverhältnis ungefähr 13:1 oder darüber) die SI Verbrennung und die nachfolgende CI Verbrennung durchgeführt. Durch ein Durchführen des Betriebs mit reduzierten Zylindern, während das A/F mager ist, wird eine Ausbringung von nicht bearbeitetem NOx (rohem NOx) reduziert und es wird die Kraftstoffeffizienz bzw. - wirtschaftlichkeit verbessert. Weiters ist es während des Betriebs mit reduzierten Zylindern, da die CI Verbrennung bei dem großen Verdichtungsverhältnis oberhalb des gegebenen Werts durchgeführt wird, für einen Verbrennungszeitpunkt der CI Verbrennung weniger wahrscheinlich, dass er fluktuiert. Daher wird die CI Verbrennung stabil, mit anderen Worten bei einem gewünschten Zeitpunkt durchgeführt.
  • In dem Betrieb mit reduzierten Zylindern kann die Regel- bzw. Steuereinheit ein Einlassventil und ein Auslassventil von jedem eines Rests der Mehrzahl von Zylindern betätigen.
  • Derart ist es nicht notwendig, einen VentilStoppmechanismus zur Verfügung zu stellen, welcher hohe Kosten verursacht. Spezifisch ist es, da das A/F des Mischgases mager ist, für die Ventile des deaktivierten Zylinders nicht erforderlich, angehalten zu werden, um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzulegen bzw. anzuwenden, so dass ein Pumpenverlust reduziert ist bzw. wird.
  • Wenn eine Temperatur von Einlassluft in die Verbrennungskammer unter einem gegebenen Wert ist bzw. liegt, kann die Regel- bzw. Steuereinheit den Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchführen.
  • Derart wird eine Instabilität der SI Verbrennung bei der niedrigen Temperatur der Einlassluft eliminiert und es wird daher verhindert, dass der Verbrennungszeitpunkt in der nachfolgenden CI Verbrennung verzögert wird.
  • Wenn eine Temperatur von Kühlwasser des Motors unter einem gegebenen Wert liegt, kann die Regel- bzw. Steuereinheit den Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchführen.
  • Somit wird in dem Betrieb mit allen Zylindern, verglichen mit dem Betrieb mit reduzierten Zylindern, ein Abkühlen von nicht verbranntem Mischgas (Endgas) nahe einer Wandoberfläche der Verbrennungskammer oder in der Nähe davon prompt bzw. rasch aufgehoben, wobei dies die Verzögerung des Verbrennungs-Startzeitpunkts der CI Verbrennung verhindert.
  • Der Motor kann darüber hinaus ein Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil beinhalten, welches konfiguriert bzw. aufgebaut ist, um einen Wirbelstrom in jeder Verbrennungskammer zu erzeugen bzw. zu generieren. Die Regel- bzw. Steuereinheit kann das Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil regeln bzw. steuern, um den Wirbelstrom in der Verbrennungskammer in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern zu erzeugen.
  • Durch ein Erzeugen bzw. Generieren des Wirbelstroms wird die SI Verbrennung stabilisiert und es wird die CI Verbrennung geeignet eingestellt. Weiters wird eine Änderung des Drehmoments zwischen Verbrennungszyklen reduziert.
  • In diesem Fall kann ein Wirbelverhältnis des Wirbelstroms etwa 2 oder mehr sein bzw. betragen.
  • Derart wird, wie dies später beschrieben wird, der Wirbelstrom, welcher in der Verbrennungskammer erzeugt wird, ge- bzw. verstärkt und es wird die SI Verbrennung stabil durchgeführt.
  • Wenn der Motor bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, kann die Regel- bzw. Steuereinheit einen Betriebsmodus des Motors zwischen einem ersten Verbrennungsmodus, in welchem die SI Verbrennung und die CI Verbrennung in dieser Reihenfolge bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen gleich bzw. äquivalent zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt werden, und einem zweiten Verbrennungsmodus umschalten, in welchem die SI Verbrennung und die CI Verbrennung in dieser Reihenfolge bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt werden. Wenn der Motor in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, kann der Betrieb mit reduzierten Zylindern nicht durchgeführt werden.
  • Demgemäß wird in dem ersten Verbrennungsmodus, in welchem die SI Verbrennung und die nachfolgende CI Verbrennung bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt werden, da der Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchgeführt wird, eine Erzeugung von NOx bei einem Umschalten der Regelung bzw. Steuerung zu dem Betrieb mit reduzierten Zylindern verhindert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Kompressions- bzw. Verdichtungszündungsmotor vorgesehen, welcher eine Mehrzahl von Zylindern, welche jeweils mit einer Verbrennungskammer ausgebildet sind, eine Zündkerze, welche in jeder Verbrennungskammer angeordnet ist, ein Kraftstoffeinspritzventil, welches angeordnet ist, um in jede Verbrennungskammer gerichtet zu sein, ein Regel- bzw. Steuerventil für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches konfiguriert ist, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln bzw. zu steuern, und eine Regel- bzw. Steuereinheit beinhaltet, welche mit der Zündkerze, dem Kraftstoffeinspritzventil und dem Regel- bzw. Steuerventil für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbunden und konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal an die Zündkerze, das Kraftstoffeinspritzventil und das Regel- bzw. Steuerventil für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeweils auszugeben. Die Regel- bzw. Steuereinheit beinhaltet einen Prozessor, welcher konfiguriert ist, um auszuführen, oder umfasst ein eine Motorlast bestimmendes bzw. Motorlast-Bestimmungsmodul, um zu bestimmen, ob eine Motorlast über einer gegebenen Last ist bzw. liegt, ein Regel- bzw. Steuermodul eines Betriebs mit allen Zylindern, um, wenn für die Motorlast bestimmt ist, über der gegebenen Last zu liegen, das Kraftstoffeinspritzventil zu regeln bzw. zu steuern, um den Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern einzuspritzen, und ein Regel- bzw. Steuermodul eines Betriebs mit reduzierten Zylindern, um, wenn für die Motorlast bestimmt ist, unter der gegebenen Last zu liegen, das Kraftstoffeinspritzventil zu regeln bzw. zu steuern, um die Einspritzung des Kraftstoffs zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern zu unterbrechen. Das Regel- bzw. Steuermodul des Betriebs mit reduzierten Zylindern bzw. das den Betrieb mit reduzierten Zylindern regelnde bzw. steuernde Modul weist ein Regel- bzw. Steuer-Submodul des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches konfiguriert ist, um das Regel- bzw. Steuerventil für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu regeln bzw. zu steuern, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen oder einzustellen, und ein Zündkerzen-Regel- bzw. -Steuer-Submodul bzw. ein die Zündkerze regelndes bzw. steuerndes Submodul auf, welches konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal an die Zündkerze auszugeben, um die Zündung bei einem gegebenen Zündzeitpunkt durchzuführen, so dass das Mischgas eine Verbrennung durch eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung startet und sich dann nicht verbranntes Mischgas selbst entzündet, wobei der gegebene Zündzeitpunkt in einem Speicher gespeichert ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Kompressionszündungsmotors zur Verfügung gestellt, welcher eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, umfassend die Schritte eines:
    • wenn der Motor bei einer Last über einer gegebenen Last arbeitet, Durchführens eines Betriebs mit allen Zylindern durch ein Zuführen von Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern, und
    • wenn der Motor bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, Durchführens eines Betriebs mit reduzierten Zylindern durch ein Zuführen des Kraftstoffs zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern, und
    • in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern Einspritzens des Kraftstoffs zu dem einen oder einigen der Mehrzahl von Zylindern, um ein Mischgas zu erzeugen, und Bewirkens, dass der Motor bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und bei einem großen Kompressionsverhältnis über einem gegebenen Wert eine Verbrennung einer Funkenzündung startet, in welcher das Mischgas durch eine Zündkerze gezündet wird, um durch eine Flammenpropagation zu verbrennen, und dann eine Verbrennung mit Kompressionszündung durchführt, in welcher sich nicht verbranntes Mischgas durch eine Selbstentzündung entzündet.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Regel- bzw. Steuersystem für einen Kompressionszündungsmotor zur Verfügung gestellt, welcher eine Regel- bzw. Steuereinheit umfasst, welche konfiguriert bzw. aufgebaut ist, um die Schritte des oben erwähnten Verfahrens durchzuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, welches computerlesbare Instruktionen umfasst, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des oben erwähnten Verfahrens durchführen können.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Systemdiagramm eines Motors und seiner Hilfseinrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 zeigt eine Draufsicht (oberes Teil), welche ein Beispiel einer Struktur einer Verbrennungskammer des Motors zeigt, und eine Querschnittsansicht (unteres Teil), genommen entlang einer Linie II-II gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist eine Draufsicht, welche ein Beispiel von Strukturen der Verbrennungskammer und eines Einlasssystems des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Konfiguration einer Regel- bzw. Steuervorrichtung für den Motor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 5 zeigt ein Diagramm (oberes Diagramm), welches Betriebsbereiche des Motors und ein Überschuss-Luftverhältnis in jedem Betriebsbereich illustriert, und ein Diagramm (unteres Diagramm), welches die Betriebsbereiche des Motors und eine Öffnung eines Wirbelventils in jedem Betriebsbereich gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 6 zeigt Zeitdiagramme, welche einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, einen Zündzeitpunkt und eine Verbrennungswellenform in jedem Betriebsbereich des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
    • 7 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem ersten Einspritzzeitpunkt und einer Last (mittlerer spezifischer Effektivdruck) in einer Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors (Betriebsbereich (1)-2) und einer Lage 3, beinhaltend einen Betrieb mit reduzierten Zylindern (Betriebsbereich (1)-1), gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 8 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem zweiten Einspritzzeitpunkt und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, beinhaltend den Betrieb mit reduzierten Zylindern, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 9 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem dritten Einspritzzeitpunkt und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, beinhaltend den Betrieb mit reduzierten Zylindern, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 10 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffmenge einer ersten Einspritzung für einen Verbrennungszyklus und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffmenge einer zweiten Einspritzung für einen Verbrennungszyklus und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 12 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffmenge einer dritten Einspritzung für einen Verbrennungszyklus und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 13 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer gesamten Kraftstoffmenge für einen Verbrennungszyklus und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 14 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Schließzeitpunkt eines Auslassventils und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 15 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 16 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Zusatzmenge einer externen EGR und der Last in der Lage 2 des Betriebsbereichs des Motors und der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern beinhaltet, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 17 ist ein Flussdiagramm, welches einen Regel- bzw. Steuerprozess eines Zylinder-Deaktivierungsvorgangs des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
  • (Ausführungsform)
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines Regel- bzw. Steuersystems für einen Vormischungs-Kompressionszündungsmotor im Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung gibt ein Beispiel des Regel- bzw. Steuersystems für den Motor. 1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration bzw. einen Aufbau eines Motors illustriert. 2 ist eine Ansicht, welche eine Struktur einer Verbrennungskammer illustriert bzw. darstellt, in welcher das obere Teil eine Draufsicht auf die Verbrennungskammer ist und das untere Teil eine Querschnittsansicht, genommen entlang einer Linie II-II ist. 3 ist eine Draufsicht, welche Strukturen der Verbrennungskammer und eines Einlasssystems illustriert. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass in 1 eine Einlassseite auf der linken Seite ist bzw. liegt und eine Auslassseite auf der rechten Seite des Zeichnungsblatts ist bzw. liegt. Weiters befindet sich in 2 und 3 die Einlassseite auf der rechten Seite und es befindet sich die Auslassseite auf der linken Seite der Zeichnungsblätter. 4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Regel- bzw. Steuervorrichtung für den Motor illustriert.
  • Ein Motor 1 ist ein Viertakt-Motor, welcher durch eine Verbrennungskammer 17 betrieben wird, welche einen Einlasshub, einen Verdichtungs- bzw. Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslasshub wiederholt. Der Motor 1 ist auf einem vierrädrigen Kraftfahrzeug montiert. Das Kraftfahrzeug fährt durch den Betrieb des Motors 1. Kraftstoff des Motors 1 ist Benzin in dieser Ausführungsform. Das Benzin kann Bioethanol, etc. enthalten. Der Kraftstoff des Motors 1 kann jegliche Art eines Kraftstoffs sein, solange er ein flüssiger Kraftstoff ist, welcher wenigstens Benzin enthält.
  • (Motorkonfiguration)
  • Der Motor 1 beinhaltet einen Zylinderblock 12 und einen Zylinderkopf 13, welcher auf dem Zylinderblock 12 angeordnet und fixiert ist. Der Zylinderblock 12 ist darin mit einer Mehrzahl von Zylindern 11 ausgebildet. In 1 und 3 ist nur ein Zylinder 11 illustriert. Der Motor 1 ist ein Mehrzylindermotor.
  • Ein Kolben 3 ist hin und her bewegbar in jedem Zylinder 11 eingesetzt. Der Kolben 3 ist mit einer Kurbelwelle 15 über eine Verbindungsstange 14 gekoppelt. Der Kolben 3 definiert die Verbrennungskammer 17 gemeinsam mit dem Zylinder 11 und dem Zylinderkopf 13. Es ist festzuhalten, dass die Definition einer „Verbrennungskammer“ nicht auf einen Raum beschränkt bzw. begrenzt ist, welcher ausgebildet wird, wenn sich der Kolben 3 an einem oberen Totpunkt eines Kompressions- bzw. Verdichtungshubs (CTDC) befindet, sondern weit bzw. breit sein kann. D.h., „Verbrennungskammer“ kann einen beliebigen Raum bedeuten, welcher durch den Kolben 3, den Zylinder 11 und den Zylinderkopf 13 unabhängig von der Position des Kolbens 3 gebildet wird.
  • Eine obere Oberfläche des Kolbens 3 ist flach bzw. eben. Der Kolben 3 ist in seiner oberen Oberfläche vertieft bzw. eingedellt, um einen Hohlraum 31 zu bilden. Der Hohlraum 31 ist zu einer Einspritzeinrichtung 6, welche später beschrieben wird, gegenüberliegend angeordnet.
  • Der Hohlraum 31 weist einen konvexen Querschnitt 311 auf. Der konvexe Querschnitt 311 ist geringfügig von einer zentralen bzw. mittigen Achse X1 des Zylinders 11 zu einer Auslassseite versetzt. Der konvexe Querschnitt 311 weist eine im Wesentlichen konische bzw. kegelförmige Form bzw. Gestalt auf. Der konvexe Querschnitt 311 erstreckt sich im Wesentlichen nach oben in einer Achse X2 parallel zu der zentralen Achse X1 des Zylinders 11 von dem Boden des Hohlraums 31. Ein oberes Ende des konvexen Querschnitts 311 ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie dasjenige einer oberen Oberfläche eines Umfangsrand- bzw. -kantenabschnitts des Hohlraums 31 angeordnet.
  • Eine Umfangsseitenfläche des Hohlraums 31 erstreckt sich von einer Bodenoberfläche des Hohlraums 31 zu einer sich öffnenden bzw. Öffnungsoberfläche des Hohlraums 31 geneigt relativ zu der Achse X2. Ein innerer Durchmesser des Hohlraums 31 steigt zunehmend von der Bodenoberfläche des Hohlraums 31 zu der Öffnungsoberfläche des Hohlraums 31 an.
  • Der Hohlraum 31 weist einen Bodenquerschnitt 313 auf. Ein einlassseitiger Bereich bzw. eine einlassseitige Fläche des Bodenquerschnitts 313 liegt einer Zündkerze 25 gegenüber, welche später beschrieben wird. Wie dies in dem oberen Teil von 2 illustriert ist, weist der Bodenquerschnitt 313 eine gegebene horizontale Größe auf.
  • Weiters ist bzw. wird, wie dies in dem unteren Teil von 2 illustriert ist, eine untere Oberfläche des Zylinderkopfs 13, d.h. eine Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 17 durch eine einlassseitige geneigte Oberfläche 1311 und eine auslassseitige geneigte Oberfläche 1312 gebildet. Die geneigte Oberfläche 1311 neigt sich im Wesentlichen nach oben bzw. aufwärts in Richtung zu der Achse X2 von der Einlassseite. Andererseits neigt sich die geneigte Oberfläche 1312 im Wesentlichen nach oben in Richtung zu der Achse X2 von der Auslassseite. Die Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 17 weist eine sogenannte Pultdachform auf.
  • Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass die Form bzw. Gestalt der Verbrennungskammer 17 nicht auf diejenige beschränkt bzw. begrenzt ist, welche in 2 illustriert ist. Die Formen des Hohlraums 31, der oberen Oberfläche des Kolbens 3, der Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 17 etc. sind geeignet änderbar.
  • Weiters kann der Hohlraum 31 eine symmetrische Form relativ zu der zentralen Achse X1 des Zylinders 11 aufweisen. Die geneigte Oberfläche 1311 und 1312 kann eine symmetrische Form relativ zu der zentralen Achse X1 des Zylinders 11 aufweisen.
  • Das geometrische Verdichtungs- bzw. Kompressionsverhältnis des Motors 1 ist eingestellt bzw. festgelegt, um zwischen etwa 13:1 und etwa 20:1 zu liegen. Wie dies später beschrieben wird, führt innerhalb von einigen von Betriebsbereichen des Motors 1 der Motor 1 einen SPCCI Verbrennungsvorgang bzw. -betrieb durch, in welchem eine SI Verbrennung und eine CI Verbrennung kombiniert sind bzw. werden. In dem SPCCI Verbrennungsvorgang wird ein CI Verbrennungsvorgang durchgeführt, indem Wärme bzw. Hitze, welche durch die SI Verbrennung erzeugt bzw. generiert wird, und ein Druckanstieg verwendet werden. In diesem Motor 1 ist es nicht notwendig, die Temperatur der Verbrennungskammer 17 anzuheben, wenn der Kolben 3 CTDC erreicht, damit sich das Mischgas selbst entzündet (d.h. Kompressions- bzw. Verdichtungsendtemperatur). D.h., obwohl der Motor 1 den CI Verbrennungsvorgang bzw. Vorgang einer CI Verbrennung durchführt, ist sein geometrisches Verdichtungsverhältnis relativ klein eingestellt bzw. festgelegt. Ein Absenken des geometrischen Verdichtungsverhältnisses ist vorteilhaft bei einem Reduzieren eines Kühlverlusts und eines mechanischen Verlusts. Beispielsweise kann das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 auf etwa 14:1 bis etwa 17:1 in regulären Spezifikationen (die Oktanzahl des Kraftstoffs beträgt etwa 91) und auf etwa 15:1 bis etwa 18:1 in Hoch-Oktan-Spezifikationen (die Oktanzahl des Kraftstoffs ist bzw. beträgt etwa 96) eingestellt bzw. festgelegt werden.
  • Der Zylinderkopf 13 ist mit einer Einlassöffnung bzw. einem Einlassport 18 für jeden Zylinder 11 ausgebildet. Wie dies in 3 illustriert ist, beinhaltet die Einlassöffnung 18 zwei Einlassöffnungen bzw. -ports einer ersten Einlassöffnung 181 und einer zweiten Einlassöffnung 182. Die erste Einlassöffnung 181 und die zweite Einlassöffnung 182 sind in axialen Richtungen der Kurbelwelle 15, d.h. Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen des Motors 1 angeordnet. Die Einlassöffnung 18 kommuniziert bzw. steht in Verbindung mit der Verbrennungskammer 17. Obwohl dies nicht im Detail illustriert ist, ist die Einlassöffnung 18 eine sogenannte Taumelöffnung. D.h., die Einlassöffnung 18 weist eine derartige Form bzw. Gestalt auf, dass ein Taumelstrom in der Verbrennungskammer 17 gebildet wird.
  • Ein Einlassventil 21 ist in der Einlassöffnung 18 angeordnet. Das Einlassventil 21 öffnet und schließt die Einlassöffnung 18 zu der und von der Verbrennungskammer 17. Das Einlassventil 21 ist bzw. wird durch einen Ventilbetätigungsmechanismus zu einem gegebenen Zeitpunkt geöffnet und geschlossen. Dieser Ventilbetätigungsmechanismus kann ein variabler Ventilmechanismus sein, welcher einen Ventilzeitpunkt und/oder einen Ventilhub variabel macht. In diesem Konfigurationsbeispiel, wie dies in 1 und 4 illustriert ist, weist der variable Ventilmechanismus eine elektrisch betätigte Einlass S-VT (sequentielle Ventilzeitgebung bzw. -steuerung) 23 auf. Die elektrisch betätigte Einlass S-VT 23 ist kontinuierlich variabel mit einer Rotationsphase einer Einlass-Nockenwelle innerhalb eines gegebenen Winkelbereichs. Somit ändern sich die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 21 kontinuierlich. Es ist festzuhalten, dass der Betätigungsmechanismus des Einlassventils 21 eine hydraulisch betätigte S-VT anstelle der elektrisch betätigten bzw. betriebenen S-VT aufweisen kann.
  • Der Zylinderkopf 13 ist mit einer Auslassöffnung bzw. einem Auslassport 19 für jeden Zylinder 11 ausgebildet. Wie dies in 3 illustriert ist, beinhaltet auch die Auslassöffnung 19 zwei Auslassöffnungen einer ersten Auslassöffnung 191 und einer zweiten Auslassöffnung 192. Die erste Auslassöffnung 191 und die zweite Auslassöffnung 192 sind in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen des Motors 1 angeordnet. Die Auslassöffnung 19 kommuniziert bzw. steht in Verbindung mit der Verbrennungskammer 17. Ein Auslassventil 22 ist in der Auslassöffnung 19 angeordnet. Das Auslassventil 22 öffnet und schließt die Auslassöffnung 19 zu der und von der Verbrennungskammer 17. Das Auslassventil 22 wird durch einen Ventilbetätigungsmechanismus zu einem gegebenen Zeitpunkt geöffnet und geschlossen. Dieser Ventilbetätigungsmechanismus kann ein variabler Ventilmechanismus sein, welcher einen Ventilzeitpunkt bzw. eine Ventilzeitsteuerung und/oder einen Ventilhub variabel macht. In diesem Konfigurationsbeispiel, wie dies in 1 und 4 illustriert ist, weist der variable Ventilmechanismus eine elektrisch betätigte Auslass S-VT 24 auf. Die elektrisch betätigte Auslass S-VT 24 ist kontinuierlich variabel abhängig von bzw. mit einer Rotationsphase einer Auslass-Nockenwelle innerhalb eines gegebenen Winkelbereichs. Somit ändern sich die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Auslassventils 22 kontinuierlich. Es ist festzuhalten, dass der Betätigungsmechanismus des Auslassventils eine hydraulisch betätigte S-VT anstelle der elektrisch betätigten bzw. betriebenen S-VT aufweisen kann.
  • Der Motor 1 stellt die Länge einer Überlappungsperiode eines Öffnungszeitpunkts bzw. einer Öffnungszeitgebung des Einlassventils 21 und eines Schließzeitpunkts bzw. einer Schließzeitgebung des Auslassventils 22 durch die elektrisch betätigte Einlass S-VT 23 und die elektrisch betätigte Auslass S-VT 24 ein. Somit wird heißes verbranntes Gas innerhalb der Verbrennungskammer 17 eingeschlossen. D.h., internes EGR (Abgasrezirkulations- bzw. -rückführungs-) Gas wird in die Verbrennungskammer 17 eingebracht. Weiters wird durch ein Einstellen der Länge der Überlappungsperiode restliches bzw. Restgas in der Verbrennungskammer 17 gespült.
  • Die Einspritzeinrichtung 6 ist bzw. wird an dem Zylinderkopf 13 für jeden Zylinder 11 festgelegt. Die Einspritzeinrichtung 6 spritzt den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 17 ein. Die Einspritzeinrichtung 6 ist in einem Talabschnitt des Pultdachs angeordnet, wo die geneigte Oberfläche 1311 auf der Einlassseite und die geneigte Oberfläche 1312 auf der Auslassseite einander schneiden bzw. kreuzen, um in die Verbrennungskammer 17 gerichtet zu sein. Wie dies in 2 illustriert ist, ist die Einspritzeinrichtung 6 derart angeordnet, dass ihre Einspritzachse im Wesentlichen parallel zu der zentralen Achse X1 des Zylinders angeordnet ist. Die Einspritzachse der Einspritzeinrichtung 6 ist in Übereinstimmung mit der Achse X2 und fällt mit der Position des konvexen Abschnitts 311 des Hohlraums 31 zusammen. Die Einspritzeinrichtung 6 ist in Richtung zu dem Hohlraum 31 orientiert bzw. gerichtet. Es ist festzuhalten, dass die Einspritzachse der Einspritzeinrichtung 6 mit der zentralen Achse X1 des Zylinders 11 zusammenfallen kann. Auch in diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Einspritzachse der Einspritzeinrichtung 6 mit der Position des konvexen Abschnitts 311 des Hohlraums 31 zusammenfällt.
  • Obwohl dies nicht im Detail illustriert ist, ist die Einspritzeinrichtung 6 durch ein Kraftstoffeinspritzventil mit mehreren Öffnungen konstruiert bzw. aufgebaut, welches eine Mehrzahl von Düsenöffnungen aufweist. Wie dies durch eine Mehrzahl von Bereichen illustriert ist, welche durch mit zwei Punkten strichlierte Linien in 2 ausgebildet sind, spritzt die Einspritzeinrichtung 6 den Kraftstoff derart ein, dass sich der Kraftstoffstrahl schräg abwärts bzw. nach unten von dem radialen Zentrum eines Deckenabschnitts der Verbrennungskammer 17 verteilt bzw. ausbreitet, während er sich radial ausbreitet. In diesem Konfigurationsbeispiel weist die Einspritzeinrichtung 6 zehn Düsenöffnungen auf, und die Düsenöffnungen bzw. -ports sind bei einem gleichmäßigen Winkelintervall in der Umfangsrichtung angeordnet. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass die Anzahl von Düsenöffnungen acht sein kann. Wie dies in dem oberen Teil von 2 illustriert ist, überlappen die Achsen der Düsenöffnungen nicht in Umfangsrichtung mit der Zündkerze 25, welche später beschrieben wird. D.h., die Zündkerze 25 ist sandwichartig zwischen den Achsen von zwei benachbarten Düsenöffnungen eingeschlossen. Somit wird verhindert, dass der Kraftstoffstrahl, welcher von der Einspritzeinrichtung 6 eingespritzt wird, direkt auf die Zündkerze 25 trifft und eine Elektrode nass macht.
  • Ein Kraftstoffzufuhrsystem 61 ist mit der Einspritzeinrichtung 6 verbunden. Das Kraftstoffzufuhrsystem 61 beinhaltet einen Kraftstofftank bzw. -behälter 63, welcher konfiguriert ist, um den Kraftstoff zu speichern, und einen Kraftstoffzufuhrweg bzw. -pfad 62, welcher den Kraftstofftank 63 mit der Einspritzeinrichtung 6 verbindet. Eine Kraftstoffpumpe 65 und eine Common Rail bzw. gemeinsame Kraftstoffleitung 64 sind in dem Kraftstoffzufuhrweg 62 vorgesehen. Die Kraftstoffpumpe 65 pumpt den Kraftstoff zu der Common Rail 64. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffpumpe 65 eine Motorpumpe und ist im Inneren des Kraftstoffbehälters 63 angeordnet. Darüber hinaus ist die Kraftstoffpumpe 65 mit einer Kraftstoffpumpen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 651 verbunden. Die Common Rail 64 speichert den Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffpumpe 65 gepumpt wird, bei einem hohen Kraftstoffdruck. Die Common Rail 64 ist mit einem Hochdruck-Kraftstoffdrucksensor SW16 und einem Kraftstofftemperatursensor SW161 versehen. Wenn die Einspritzeinrichtung 6 öffnet, wird der Kraftstoff, welcher in der gemeinsamen Druckleitung bzw. Common Rail 64 gespeichert ist, in die Verbrennungskammer 17 von jeder Düsenöffnung der Einspritzeinrichtung 6 eingespritzt. Das Kraftstoffzufuhr- bzw. -liefersystem 61 ist fähig, den Kraftstoff bei einem hohen Druck von etwa 30 MPa oder höher zu der Einspritzeinrichtung 6 zuzuführen. Ein höchster Kraftstoffdruck des Kraftstoffzufuhrsystems 61 kann beispielsweise auf etwa 120 MPa eingestellt bzw. festgelegt sein. Der Druck des Kraftstoffs, welcher zu der Einspritzeinrichtung 6 zugeführt wird, kann gemäß einem Betriebszustand des Motors 1 geändert werden. Es ist festzuhalten, dass die Struktur des Kraftstoffzufuhrsystems 61 nicht auf die obige Struktur beschränkt bzw. begrenzt ist.
  • Weiters sind eine Hochdruck-Kraftstoffdruckpumpe 641 und ein Niederdruck-Kraftstoffsensor SW20, welcher stromaufwärts davon angeordnet ist, in dem Kraftstoffzufuhrpfad 62 zwischen der Common Rail 64 und der Kraftstoffpumpe 65 angeordnet. Die Hochdruck-Kraftstoffdruckpumpe 641 ist mit einem Kraftstofftemperatursensor SW21 versehen.
  • Die Zündkerze 25 ist bzw. wird an dem Zylinderkopf 13 für jeden Zylinder 11 festgelegt. Die Zündkerze 25 zündet zwangsweise das Mischgas in der Verbrennungskammer 17. In diesem Konfigurations- bzw. Ausführungsbeispiel ist, wie dies in 2 illustriert ist, die Zündkerze 25 an einer Einlassseite des Zylinders 11 relativ zu der zentralen Achse X1 des Zylinders 11 angeordnet. Die Zündkerze 25 ist benachbart zu der bzw. anschließend an die Einspritzeinrichtung 6 angeordnet. Die Zündkerze 25 ist zwischen den zwei Einlassöffnungen 18 angeordnet. Die Zündkerze 25 ist an dem Zylinderkopf 13 festgelegt, um sich im Wesentlichen nach unten, in Richtung zu dem Zentrum der Verbrennungskammer 17 in;einer geneigten Stellung bzw. Lage relativ zu Aufwärts-Abwärts-Richtungen des Zylinderkopfs 13 zu erstrecken. Die Elektrode der Zündkerze 25 ist nahe der Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 17 angeordnet, um in Richtung zum Inneren der Verbrennungskammer 17 orientiert zu sein.
  • Der Zylinderkopf 13 ist auf der anderen Seite (d.h. der Auslassseite) der Zündkerze 25 relativ zu der zentralen Achse X1 jedes Zylinders 11 mit einem Drucksensor SW6 versehen, welcher einen Druck im Inneren der Verbrennungskammer 17 detektiert.
  • Ein Einlassdurchtritt 40 ist mit einer Seite des Motors 1 verbunden. Der Einlassdurchtritt 40 steht in Verbindung mit den Einlassöffnungen 18 der Zylinder 11. Der Einlassdurchtritt 40 ist ein Durchtritt, durch welchen Gas, welches in die Verbrennungskammer 17 einzubringen ist, fließt bzw. strömt. Eine Luftreinigungseinrichtung 41, welche Frischluft filtert, ist in einem stromaufwärtigen Endteil des Einlassdurchtritts 40 angeordnet. Ein Druckausgleichsbehälter (nicht illustriert) ist nahe einem stromabwärtigen Ende des Einlassdurchtritts 40 angeordnet. Ein Teil des Einlassdurchtritts 40 stromabwärts von dem Druckausgleichsbehälter bildet unabhängige Durchtritte, welche für die jeweiligen Zylinder 11 verzweigen bzw. abzweigen. Stromabwärtige Enden der unabhängigen Durchtritte kommunizieren bzw. stehen in Verbindung jeweils mit den Einlassöffnungen bzw. -ports 18 der Zylinder 11.
  • Ein Drosselventil 43 (ein Beispiel des Regel- bzw. Steuerventils für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis) ist in dem Einlassdurchtritt 40 zwischen der Luftreinigungseinrichtung 41 und dem Druckausgleichsbehälter angeordnet. Das Drosselventil 43 stellt eine Eintrag- bzw. Einbringmenge von Frischluft in die Verbrennungskammer 17 durch ein Einstellen einer Öffnung davon ein.
  • Ein Booster bzw. Verdichter 44 ist in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von dem Drosselventil 43 angeordnet. Der Booster 44 verdichtet das Gas, welches in die Verbrennungskammer 17 einzubringen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Booster 44 ein Superlader bzw. Vorverdichter, welcher durch den Motor 1 angetrieben wird. Der Booster 44 kann beispielsweise von einem Roots-Typ sein. Der Booster 44 kann jede beliebige Struktur beispielsweise eines Lisholm-Typs, eines Schaufel-Typs oder eines Zentrifugal-Typs aufweisen.
  • Eine elektromagnetische Kupplung 45 ist zwischen dem Booster 44 und dem Motor 1 zwischengeschaltet. Die elektromagnetische Kupplung 45 regelt bzw. steuert beispielsweise den Fluss einer Antriebskraft zwischen dem Booster 44 und dem Motor 1, sie überträgt die Antriebskraft von dem Motor 1 an den Booster bzw. Verdichter 44 oder unterbricht die Übertragung der Antriebskraft dazwischen. Wie dies später beschrieben wird, wird durch eine ECU (Motor-Regel- bzw. -Steuereinheit) 10, welche die Verbindung/Trennung der elektromagnetischen Kupplung 45 schaltet bzw. umschaltet, das Ein/Aus des Boosters 44 umgeschaltet. In diesem Motor 1 ist zwischen einem Verdichten des Gases, welches in die Verbrennungskammer 17 einzubringen ist, durch den Booster 44 und einem Nicht-Verdichten desselben umschaltbar.
  • Ein Zwischenkühler 46 ist in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von dem Booster 44 angeordnet. Der Zwischenkühler 46 kühlt das Gas, welches in dem Booster 44 komprimiert bzw. verdichtet wird. Der Zwischenkühler 46 kann beispielsweise von einem Wasserkühltyp sein.
  • Ein Bypassdurchtritt 47 ist mit dem Einlassdurchtritt 40 verbunden. Der Bypassdurchtritt 47 verbindet ein Teil des Einlassdurchtritts 40 stromaufwärts von dem Booster 44 mit einem Teil des Einlassdurchtritts 40 stromabwärts von dem Zwischenkühler 46, um den Booster 44 und den Zwischenkühler 46 zu umgehen. Ein Luft-Bypassventil 48 ist in dem Bypassdurchtritt 47 angeordnet. Das Luft-Bypassventil 48 stellt eine Fluss- bzw. Strömungsrate des Gases ein, welches durch den Bypassdurchtritt 47 fließt bzw. strömt.
  • Wenn der Booster 44 ausgeschaltet ist (d.h., wenn die elektromagnetische Kupplung 45 getrennt ist), ist das Luft-Bypassventil 48 im Wesentlichen vollständig geöffnet. Somit umgeht das Gas, welches durch den Einlassdurchtritt 40 strömt, den Booster 44 und wird in die Verbrennungskammer 17 des Motors 1 eingebracht. Der Motor 1 arbeitet in einem nicht-aufgeladenen Zustand, d.h. in einem natürlich angesaugten Zustand.
  • Wenn der Booster bzw. Lader 44 eingeschaltet wird (d.h., wenn die elektromagnetische Kupplung 45 verbunden bzw. eingekuppelt ist), fließt das Gas, welches durch den Booster 44 hindurchtritt, teilweise zurück stromaufwärts von dem Booster 44 durch den Bypassdurchtritt 47. Durch ein Regeln bzw. Steuern einer Öffnung des Luft-Bypassventils 48 wird eine Rückstrommenge eingestellt bzw. festgelegt, welche zu einem Einstellen eines Ladedrucks des Gases führt, welches in die Verbrennungskammer 17 eingebracht wird. In diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Boosting- bzw. Ladesystem 49 aus dem Booster bzw. Verdichter 44, dem Bypassdurchtritt 47 und dem Luft-Bypassventil 48.
  • Der Motor 1 weist ein einen Wirbel erzeugendes bzw. generierendes Teil auf, welches einen Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 erzeugt. In einem Beispiel ist, wie dies in 3 illustriert ist, das den Wirbel erzeugende Teil ein Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil (SCV) 56, welches an dem Einlassdurchtritt 40 festgelegt ist. Das SCV 56 ist in einem Durchtritt angeordnet. Der Durchtritt ist einer eines primären Durchtritts 401 und eines sekundären Durchtritts 402, welche jeweils mit der ersten Einlassöffnung 181 und der zweiten Einlassöffnung 182 kommunizieren bzw. in Verbindung stehen. Das SCV 56 ist ein eine Öffnung regulierendes Ventil, welches fähig ist, eine Öffnung eines Querschnitts des sekundären Durchtritts 402 einzustellen. Wenn die Öffnung des SCV 56 klein ist, steigt die Strömungsrate der Einlassluft in die Verbrennungskammer 17 von der ersten Einlassöffnung 181 relativ an, während die Strömungsrate der Einlassluft in die Verbrennungskammer 17 von der zweiten Einlassöffnung 182 relativ reduziert ist bzw. wird. Derart wird der Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 stark. Wenn die Öffnung des SCV 56 groß ist, werden die Strömungsraten der Einlassluft in die Verbrennungskammer 17 von der ersten Einlassöffnung 181 und der zweiten Einlassöffnung 182 im Wesentlichen gleich, und derart wird der Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 schwach. Wenn das SCV 56 im Wesentlichen vollständig geöffnet ist, tritt ein Wirbelstrom nicht auf. Es ist festzuhalten, dass der Wirbelstrom in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in 3 zirkuliert, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist (siehe auch die weißen Pfeile mit Außenkontur in 2).
  • Es ist festzuhalten, dass alternativ/zusätzlich zu einem Festlegen des SCV 56 an dem Einlassdurchtritt 40 das den Wirbel erzeugende Teil eine Struktur annehmen kann, in welcher die offenen Perioden der zwei Einlassventile 21 derart variiert bzw. abgeändert werden, um die Einlassluft in die Verbrennungskammer 17 nur von einem der Einlassventile 21 einzubringen. Durch ein Öffnen nur eines der zwei Einlassventile 21 wird die Einlassluft ungleichmäßig in die Verbrennungskammer 17 eingebracht, und derart wird der Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 erzeugt. Alternativ können die Formen der Einlassöffnungen 18 so konstruiert bzw. entwickelt sein, dass das den Wirbel erzeugende Teil den Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 erzeugt.
  • Ein Auslassdurchtritt 50 ist mit einer Seite des Motors 1 gegenüberliegend zu dem Einlassdurchtritt 40 verbunden. Der Auslassdurchtritt 50 kommuniziert bzw. steht in Verbindung mit den Auslassöffnungen 19 des Zylinders 11. Der Auslassdurchtritt 50 ist ein Durchtritt, durch welchen das Abgas, welches aus der Verbrennungskammer 17 ausgebracht bzw. ausgetragen wird, fließt bzw. strömt. Obwohl dies nicht im Detail illustriert ist, stellt ein stromaufwärtiges Teil des Auslassdurchtritts 50 unabhängige Durchtritte dar bzw. bildet diese aus, welche zu den jeweiligen Zylindern 11 verzweigt bzw. abgezweigt sind. Stromaufwärtige Enden der unabhängigen Durchtritte sind jeweils mit den Auslassöffnungen 19 der Zylinder 11 verbunden.
  • Ein Abgasreinigungssystem, welches eine Mehrzahl von katalytischen Wandlern bzw. Konvertern aufweist, ist in dem Auslassdurchtritt 50 angeordnet. Obwohl dies nicht illustriert ist, ist der katalytische Wandler auf der stromaufwärtigen Seite in einem Motorraum angeordnet und weist einen Dreiweg-Katalysator 511 und ein GPF (Benzinpartikelfilter) 512 auf. Der katalytische Konverter auf der stromabwärtigen Seite ist außerhalb des Motorraums angeordnet und weist einen Dreiweg-Katalysator 513 auf. Es ist festzuhalten, dass das Abgasreinigungssystem nicht darauf beschränkt bzw. begrenzt ist, die illustrierte Struktur aufzuweisen.
  • Ein EGR Durchtritt 52, welcher ein externes EGR System darstellt bzw. ausbildet, ist zwischen dem Einlassdurchtritt 40 und dem Auslassdurchtritt 50 angeschlossen. Der EGR Durchtritt 52 ist ein Durchtritt für ein Rezirkulieren bzw. Rückführen eines Anteils des verbrannten Gases zu dem Einlassdurchtritt 40. Ein stromaufwärtiges Ende des EGR Durchtritts 52 ist mit dem Auslassdurchtritt 50 zwischen dem stromaufwärtigen katalytischen Wandler und dem stromabwärtigen katalytischen Wandler angeschlossen bzw. verbunden. Ein stromabwärtiges Ende des EGR Durchtritts 52 ist mit dem Einlassdurchtritt 40 stromaufwärts von dem Booster 44 verbunden.
  • Ein EGR Kühler 53 vom Wasserkühltyp ist in dem EGR Durchtritt 52 angeordnet. Der EGR Kühler 53 kühlt das verbrannte Gas. Ein EGR Ventil 54 (ein anderes Beispiel des Regel- bzw. Steuerventils des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) ist auch in dem EGR Durchtritt 52 angeordnet. Das EGR Ventil 54 stellt die Fluss- bzw. Strömungsrate des verbrannten Gases in dem EGR Durchtritt 52 ein. Durch ein Einstellen einer Öffnung des EGR Ventils 54 wird die Rezirkulations- bzw. Rückführmenge des gekühlten verbrannten Gases (d.h. externen EGR Gases) eingestellt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein EGR System 55 ein externes EGR System, welches den EGR Durchtritt 52 und das EGR Ventil 54 beinhaltet, und ein internes EGR System, welches die elektrisch betriebene Einlass S-VT 23 und die elektrisch betriebene Auslass S-VT 24 beinhaltet, welche oben beschrieben sind.
  • Ein Regel- bzw. Steuersystem 20 für den Kompressions-Selbstzündungsmotor beinhaltet die ECU 10, welche konfiguriert ist, um den Motor 1 zu betreiben. Wie dies in 4 illustriert ist, ist die ECU 10 eine Regel- bzw. Steuereinheit basierend auf einem gut bekannten Mikrocomputer und beinhaltet einen Prozessor (z.B. eine zentrale Be- bzw. Verarbeitungseinheit (CPU)) 101, welcher konfiguriert ist, um (ein) Programm(e)/Instruktionen auszuführen, einen Speicher 102, welcher aus (einem) RAM(s) (Direktzugriffsspeicher) und (einem) ROM(s) (Nur-Lesespeicher) besteht und konfiguriert ist, um das (die) Programm(e)/Instruktionen und Daten zu speichern, einen Eingabe/Ausgabe-Bus 103, welcher konfiguriert ist, um elektrische Signale einzugeben und auszugeben, ein eine Motorlast bestimmendes Modul bzw. Motorlast-Bestimmungsmodul 104, ein Regel- bzw. Steuer-Submodul 105 für einen Betrieb mit allen Zylindern, ein Regel- bzw. Steuermodul 106 für einen Betrieb mit reduzierten Zylindern. Das Regel- bzw. Steuermodul 106 für einen Betrieb mit reduzierten Zylindern bzw. das den Betrieb mit reduzierten Zylindern regelnde bzw. steuernde Modul 106 umfasst ein Regel- bzw. Steuer-Submodul 107 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und ein eine Zündkerze regelndes bzw. steuerndes Submodul 108. Der Prozessor 101 ist konfiguriert, um diese Module und Submodule auszuführen, um ihre jeweiligen Funktionen durchzuführen. Diese Module und Submodule sind bzw. werden in dem Speicher 102 als Programme gespeichert. Die ECU 10 ist ein Beispiel einer „Regel- bzw. Steuereinheit“.
  • Wie dies in 1 und 4 illustriert ist, sind verschiedene Sensoren, wie beispielsweise SW1 bis SW17, SW20 bis SW24, SW31, SW51, SW101, SW102 und SW161 mit der ECU 10 verbunden. Diese Sensoren geben Detektionssignale an die ECU 10 aus. Die Sensoren beinhalten beispielsweise die folgenden Sensoren.
  • D.h., die Sensoren beinhalten einen Luftstromsensor SW1, welcher in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von der Luftreinigungseinrichtung 41 angeordnet und konfiguriert ist, um die Strömungsrate von Frischluft in dem Einlassdurchtritt 40 zu detektieren, einen ersten Einlassluft-Temperatursensor SW2, welcher auch in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von der Luftreinigungseinrichtung 41 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Temperatur der Frischluft zu detektieren, einen Einlassluft-Drucksensor SW3, welcher in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von der verbindenden Position mit dem EGR Durchtritt 52 und stromaufwärts von dem Booster bzw. Verdichter 44 angeordnet und konfiguriert ist, um einen Druck des Gases zu detektieren, welches in den Booster 44 strömt, einen zweiten Einlassluft-Temperatursensor SW31, welcher in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von der verbindenden bzw. Anschlussposition mit dem EGR Durchtritt 52 und stromaufwärts von dem Booster 44 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Gases zu detektieren, einen dritten Einlassluft-Temperatursensor SW4, welcher in dem Einlassdurchtritt 40 stromabwärts von dem Booster 44 und stromaufwärts von dem Zwischenkühler 46 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Gases zu detektieren, welches aus dem Booster 44 strömt, einen Boosterdrucksensor SW5, welcher an dem Druckausgleichsbehälter festgelegt ist, welcher stromabwärts von dem Zwischenkühler 46 angeordnet ist, und konfiguriert ist, um einen Druck des Gases an einer Position stromabwärts von dem Booster 44 zu detektieren, einen vierten Einlassluft-Temperatursensor SW51, welcher an dem Druckausgleichsbehälter festgelegt ist, welcher stromabwärts von dem Zwischenkühler 46 angeordnet ist, und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Gases zu detektieren, die Drucksensoren SW6, welche an dem Zylinderkopf 13 entsprechend den Zylindern 11 festgelegt und konfiguriert sind, um jeweils einen Druck in den Verbrennungskammern 17 zu detektieren, einen Auslass- bzw. Abgastemperatursensor SW7, welcher in dem Auslassdurchtritt 50 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Abgases zu detektieren, welches aus der Verbrennungskammer 17 ausgebracht wird, einen linearen O2 Sensor SW8, welcher in dem Auslassdurchtritt 50 stromaufwärts von dem stromaufwärtigen katalytischen Wandler angeordnet und konfiguriert ist, um eine Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases zu detektieren, einen Lambda O2 Sensor SW9, welcher in dem stromaufwärtigen katalytischen Wandler stromabwärts von dem Dreiweg-Katalysator 511 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases zu detektieren, nachdem es durch den Dreiweg-Katalysator 511 hindurchgetreten ist, einen ersten Wassertemperatursensor SW10 (siehe das obere rechte Teil von 1), welcher an dem Zylinderkopf 13 festgelegt und konfiguriert ist, um eine Temperatur von Kühlwasser zu detektieren, einen zweiten Wassertemperatursensor SW101, welcher nahe einer Austragsöffnung des Zylinderkopfs 13 festgelegt ist, welche in Richtung zu einem Hauptkühler führt, und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Kühlwassers zu detektieren, einen dritten Wassertemperatursensor SW102, welcher nahe einer Austragsöffnung festgelegt ist, welche in Richtung zu einer Wasserpumpe W/P des Hauptkühlers führt, und konfiguriert ist, um eine Temperatur eines Kühlwassers zu detektieren, einen Kurbelwinkelsensor SW11, welcher an dem Motor 1 festgelegt und konfiguriert ist, um einen Rotationswinkel der Kurbelwelle 15 zu detektieren, einen Beschleunigungseinrichtungs- bzw. Gaspedal-Öffnungssensor SW12, welcher an einem Gaspedalmechanismus festgelegt und konfiguriert ist, um eine Gaspedalöffnung entsprechend einem Betätigungsausmaß eines Beschleunigungseinrichtungs- bzw. Gaspedals zu detektieren, einen Einlassnockenwinkelsensor SW13, welcher an dem Motor 1 festgelegt und konfiguriert ist, um einen Rotationswinkel der Einlass-nockenwelle zu detektieren, einen Auslassnockenwinkelsensor SW14, welcher an dem Motor 1 festgelegt und konfiguriert ist, um einen Rotationswinkel der Auslassnockenwelle zu detektieren, einen EGR Druckdifferenzsensor SW15, welcher in dem EGR Durchtritt 52 angeordnet und konfiguriert ist, um eine Differenz in einem Druck zwischen Positionen stromaufwärts und stromabwärts von dem EGR Ventil 54 zu detektieren, einen Kraftstoffdrucksensor SW16, welcher an der Common Rail bzw. gemeinsamen Druckleitung 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 61 festgelegt und konfiguriert ist, um einen Druck des Kraftstoffs zu detektieren, welcher zu der Einspritzeinrichtung 6 zuzuführen bzw. zu liefern ist, einen Kraftstofftemperatursensor SW161, welcher an der Common Rail 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 61 festgelegt und konfiguriert ist, um eine Temperatur des Kraftstoffs zu detektieren, welcher zu der Einspritzeinrichtung 6 zuzuführen bzw. zu liefern ist, und einen Drosselöffnungssensor SW17, welcher an einem Antriebsmotor des Drosselventils 43 festgelegt und konfiguriert ist, um eine Öffnung des Drosselventils 43 zu detektieren.
  • Zusätzlich beinhalten die Sensoren den Niederdruck-Kraftstoffdrucksensor SW20, welcher an dem Kraftstoffzufuhrpfad 62 zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 641 und der Kraftstoffpumpe 65 festgelegt ist, den Kraftstofftemperatursensor SW21, welcher an der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 641 festgelegt ist, einen GPF Drucksensor SW22, welcher an dem GPF 512 festgelegt ist, einen Hydraulikdrucksensor SW23, welcher an dem Zylinderblock 12 festgelegt ist, und einen Ölniveausensor SW24, welcher an dem Boden der Ölwanne festgelegt ist.
  • Basierend auf diesen Detektionssignalen bestimmt die ECU 10 den Betriebszustand des Motors 1 und berechnet Regel- bzw. Steuergrößen der verschiedenen Vorrichtungen. Die ECU 10 gibt Regel- bzw. Steuersignale, welche sich auf die berechneten Regel- bzw. Steuergrößen beziehen, an die Einspritzeinrichtung 6, die Zündkerze 25, die elektrisch betätigte Einlass S-VT 23, die elektrisch betätigte Auslass S-VT 24, das Kraftstoffzufuhrsystem 61, das Drosselventil 43, das EGR Ventil 54, die elektromagnetische Kupplung 45 des Boosters 44, das Luft-Bypassventil 48 und das SCV 56 aus. Beispielsweise stellt die ECU 10 den verdichtenden bzw. Verdichterdruck durch ein Regeln bzw. Steuern einer Öffnung des Luft-Bypassventils 48 basierend auf einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Boosters bzw. Laders 44 ein, welche aus den Detektionssignalen des Einlassluft-Drucksensors SW3 und des Boosting- bzw. Verdichterdrucksensors SW5 erhalten wird. Darüber hinaus stellt die ECU 10 eine externe EGR Gasmenge, welche in die Verbrennungskammer 17 eingebracht wird, durch ein Regeln bzw. Steuern der Öffnung des EGR Ventils 54 basierend auf einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des EGR Ventils 54 ein, welches aus dem Detektionssignal des EGR Druckdifferenzsensors SW15 erhalten wird. Details der Regelung bzw. Steuerung des Motors 1 durch die ECU 10 werden später beschrieben.
  • (Betriebsbereich des Motors)
  • 5 illustriert Betriebsbereichskarten 501 und 502 des Motors 1. Die Betriebsbereichskarten 501 und 502 des Motors 1 sind in fünf Bereiche im Hinblick auf die Motorlast und die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl unterteilt. Beispielsweise beinhalten die fünf Bereiche: einen Bereich (1)-1 niedriger bzw. geringer Last, welcher einen Leerlaufbetrieb beinhaltet und sich in Bereichen niedriger und mittlerer Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl erstreckt; einen Bereich (1)-2 mittlerer Last, in welchem die Motorlast höher als in dem Bereich niedriger Last ist und welcher sich in den Bereichen niedriger und mittlerer Motorgeschwindigkeit erstreckt; einen Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit, in welchem die Motorlast höher als in dem Bereich (1)-2 mittlerer Last ist und welcher in einem Bereich hoher Last angeordnet ist, beinhaltend eine volle Motorlast; einen Bereich (3) hoher Last und niedriger bzw. geringer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, welcher in dem Bereich hoher Last angeordnet ist und in welchem die Motorgeschwindigkeit geringer als in dem Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit ist; und einen Bereich (4) hoher Geschwindigkeit, in welchem die Motorgeschwindigkeit höher als in dem Bereich (1)-1 geringer Last, dem Bereich (1) -2 mittlerer Last, dem Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit und dem Bereich (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit ist. Hier können der Bereich niedriger Geschwindigkeit, der Bereich mittlerer Geschwindigkeit und der Bereich hoher Geschwindigkeit durch ein im Wesentlichen gleichmäßiges Unterteilen in der Richtung der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl des gesamten Betriebsbereichs des Motors 1 in drei Bereiche des Bereichs niedriger Geschwindigkeit, des Bereichs mittlerer Geschwindigkeit und des Bereichs hoher Geschwindigkeit definiert werden. In dem Beispiel von 5 ist bzw. wird die Motorgeschwindigkeit niedriger als eine Geschwindigkeit N1 als niedrig bzw. gering definiert, wird die Motorgeschwindigkeit höher als eine Geschwindigkeit N2 als hoch definiert und es wird die Motorgeschwindigkeit zwischen den Motorgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen N1 und N2 als mittel bzw. mittlere definiert. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl N1 etwa 1.200 U/min (min-1) sein und es kann die Geschwindigkeit N2 etwa 4.000 U/min (min-1) sein. Der Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit kann ein Bereich sein, wo ein Verbrennungsdruck etwa 900 kPa überschreitet bzw. übersteigt. In 5 sind bzw. werden die Betriebsbereichskarten 501 und 502 des Motors 1 getrennt für den Zweck eines leichteren Verständnisses illustriert. Die Karte 501 illustriert einen Zustand des Mischgases und einen Verbrennungsmodus innerhalb jedes Bereichs und einen Antriebsbereich und einen Nicht-Antriebsbereich des Boosters 44. Die Karte 502 illustriert die Öffnung des SCV 56 innerhalb jedes Bereichs. Es ist anzumerken, dass die mit zwei Punkten strichlierte Linie in 5 die Fahrwiderstands-Linie (Road Load Line) des Motors 1 anzeigt.
  • Hauptsächlich für ein Verbessern einer Kraftstoffeffizienz und einer Abgasleistung führt der Motor 1 eine Verbrennung durch eine Kompressions- bzw. Verdichtungs-Selbstzündung (d.h. SPCCI Verbrennung) innerhalb des Bereichs (1)-1 geringer Last, des Bereichs (1)-2 mittlerer Last und des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit durch.
  • In der SPCCI Verbrennung zündet die Zündkerze 25 zwangsweise das Mischgas im Inneren der Verbrennungskammer 17, so dass es der SI Verbrennung durch eine Flammenpropagation bzw. -ausbreitung unterworfen wird, und die Hitze bzw. Wärme, welche durch diese Verbrennung erzeugt bzw. generiert wird, erhöht die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer 17 und der Druck im Inneren der Verbrennungskammer 17 steigt durch eine Flammenpropagation an, wobei dies zu der CI Verbrennung von nicht verbranntem Mischgas durch Selbstentzündung führt.
  • Es ist möglich, die Änderung der Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer 17 zu reduzieren, bevor die Verdichtung startet, indem die Wärmeerzeugungsmenge bzw. -größe in der SI Verbrennung eingestellt wird. Daher entzündet sich, selbst wenn die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer 17 variiert, bevor die Verdichtung startet, indem beispielsweise der Zündzeitpunkt geregelt bzw. gesteuert wird, um den Startzeitpunkt der SI Verbrennung einzustellen, das Mischgas selbst zu einem Zielzeitpunkt.
  • In der SPCCI Verbrennung ist die Wärmeerzeugung in der SI Verbrennung langsamer als die Wärmeerzeugung in der CI Verbrennung. Eine Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate in der SPCCI Verbrennung weist eine relativ sanfte Steigung auf, wie dies durch die Bezugszeichen 6014, 6024, 6034 und 6063 in 6 angedeutet bzw. angezeigt ist. Darüber hinaus ist eine Druckänderung (dp/dθ) in der Verbrennungskammer 17 sanfter in der SI Verbrennung als in der CI Verbrennung. Mit anderen Worten wird die Wärmeerzeugungsraten-Wellenform der SPCCI Verbrennung ausgebildet, um einen ersten Abschnitt einer Wärmeerzeugungsrate, welcher durch die SI Verbrennung gebildet wird und eine relativ sanfte ansteigende Neigung aufweist, und einen zweiten Abschnitt einer Wärmeerzeugungsrate, welcher durch die CI Verbrennung gebildet wird und eine relativ stark ansteigende Neigung aufweist, welche benachbart zueinander sind, in dieser Reihenfolge aufzuweisen.
  • Wenn die Temperatur und der Druck im Inneren der Verbrennungskammer 17 aufgrund der SI Verbrennung ansteigen, entzündet sich das nicht verbrannte Mischgas selbst. In dem Beispiel der Wellenformen 6014, 6024, 6034 und 6063 der Wärmeerzeugungsrate, welche in 6 illustriert sind, ändert sich die Neigung der Wellenform von sanft zu scharf bzw. stark in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt einer Selbstzündung. D.h., die Wellenform der Wärmeerzeugungsrate weist einen Wendepunkt zu einem Zeitpunkt auf, wenn die CI Verbrennung startet.
  • Nachdem die CI Verbrennung startet, werden die SI Verbrennung und die CI Verbrennung parallel durchgeführt. In der CI Verbrennung wird, da die Wärmeerzeugung größer als in der SI Verbrennung ist, die Wärmeerzeugungsrate relativ hoch. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass, da die CI Verbrennung nach dem CTDC durchgeführt wird, sich der Kolben 3 durch ein Antreiben abwärts bewegt. Daher werden die Neigungen bzw. Steigungen der Wellenformen 6014, 6024, 6034 und 6063 der Wärmeerzeugungsrate durch die CI Verbrennung daran gehindert, übermäßig stark zu werden. Das dp/dθ in der CI Verbrennung wird auch relativ sanft.
  • Das dp/dθ ist als ein Index verwendbar, welcher den Verbrennungslärm bzw. das Verbrennungsgeräusch ausdrückt. Da die SPCCI Verbrennung fähig ist, das dp/dθ wie oben beschrieben abzusenken, wird es möglich zu vermeiden, dass der Verbrennungslärm übermäßig laut wird. Derart wird ein Verbrennungslärm bzw. -geräusch unter einen erlaubbaren Wert gedrückt bzw. unterdrückt.
  • Die SPCCI Verbrennung endet durch ein Vollenden der CI Verbrennung. Die CI Verbrennung weist eine kürzere Verbrennungsperiode als in der SI Verbrennung auf. Die SPCCI Verbrennung stellt den Verbrennungs-Endzeitpunkt verglichen mit der SI Verbrennung vor. Mit anderen Worten bringt die SPCCI Verbrennung den Verbrennungs-Endzeitpunkt an bzw. in dem Expansionshub näher zu dem CTDC. Die SPCCI Verbrennung ist vorteilhaft bei einem Verbessern einer Kraftstoffeffizienz des Motors 1 verglichen mit der SI Verbrennung.
  • Weiters ist bzw. wird in der SPCCI Verbrennung eine Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (EGR, VVT, Einlassluftmengen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung) geregelt bzw. gesteuert, um die Wärmeerzeugungsmenge der SI Verbrennung (den ersten Abschnitt bzw. Anteil der Wärmeerzeugungsrate) gemäß dem Betriebszustand des Motors zu ändern, so dass der Startzeitpunkt der CI Verbrennung (der zweite Anteil bzw. Abschnitt der Wärmeerzeugungsrate) einen Ziel CI Verbrennungs-Startzeitpunkt erreicht, welcher gemäß dem Betriebszustand des Motors eingestellt bzw. festgelegt wird.
  • Weiters führt der Motor 1 den SI Verbrennungsbetrieb durch eine Funkenzündung innerhalb der anderen Bereiche, spezifisch dem Bereich (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und dem Bereich (4) hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl durch. Nachfolgend wird der Betrieb des Motors 1 innerhalb jedes Bereichs im Detail unter Bezugnahme auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den Zündzeitpunkt beschrieben, welche in 6 illustriert sind.
  • 6 zeigt einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und einen Zündzeitpunkt innerhalb jedes Bereichs der Betriebsbereichskarten 501 und 502 von 5. Bezugszeichen 601, 602, 603, 604, 605 und 606 von 6 entsprechen jeweils Betriebszuständen 601, 602, 603, 604, 605 und 606 von 5. Der Betriebszustand 606 entspricht einem Betriebszustand, wo eine Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl hoch innerhalb des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit ist.
  • (Bereich (1)-1 niedriger Last)
  • Wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (1)-1 niedriger Last arbeitet, führt der Motor 1 den CI Verbrennungsbetrieb bzw. -vorgang wie oben beschrieben durch. In der Verbrennung, welche durch eine Selbstzündung bewirkt wird, ändert sich der Zeitpunkt der Selbstzündung stark, wenn die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer variiert, bevor die Verdichtung startet. Daher führt innerhalb des Bereichs (1)-1 niedriger Last der Motor 1 den SPCCI Verbrennungsvorgang durch, in welchem die SI Verbrennung und die CI Verbrennung kombiniert sind bzw. werden.
  • Wenn der Motor 1 in dem Betriebszustand 601 des Bereichs (1)-1 niedriger Last arbeitet, spritzt die Einspritzeinrichtung 6 den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 17 durch ein Aufteilen desselben in eine Mehrzahl von Einspritzungen in bzw. an dem Verdichtungshub ein (siehe die Bezugszeichen 6015 und 6016). Das Mischgas wird in einem zentralen bzw. mittigen Abschnitt und einem äußeren Umfangsabschnitt der Verbrennungskammer 17 durch die unterteilten Einspritzungen des Kraftstoffs und einen starken Wirbelstrom in der Verbrennungskammer 17 geschichtet.
  • Nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, zündet die Zündkerze 25 das Mischgas in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17 zu einem gegebenen Zeitpunkt vor CTDC (siehe das Bezugszeichen 6013). Da die Kraftstoffkonzentration des Mischgases in dem zentralen Abschnitt relativ hoch ist, verbessert sich eine Entzündbarkeit bzw. Zündfähigkeit und es stabilisiert sich die SI Verbrennung durch die Flammenpropagation bzw. -ausbreitung. Durch ein Stabilisieren der SI Verbrennung startet die CI Verbrennung zu dem geeigneten Zeitpunkt (siehe die Verbrennungswellenform 6014). Die Regel- bzw. Steuerbarkeit der CI Verbrennung verbessert sich in der SPCCI Verbrennung. Als ein Resultat werden, wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (1)-1 niedriger Last arbeitet, sowohl die Reduktion der Erzeugung eines Verbrennungsgeräuschs als auch die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz durch das Verkürzen der Verbrennungsperiode erzielt.
  • Da der Motor 1 die SPCCI Verbrennung durchführt, während das Mischgas mager innerhalb des Bereichs (1)-1 niedriger Last ist, kann der Bereich (1)-1 niedriger Last als „SPCCI λ>1 Bereich“, d.h. ein zweiter Verbrennungsmodus bezeichnet werden.
  • (Bereich (1)-2 mittlerer Last)
  • Auch wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (1)-2 mittlerer Last arbeitet, führt der Motor 1 den SPCCI Verbrennungsvorgang ähnlich zu dem Bereich (1)-1 niedriger Last durch.
  • Wenn der Motor 1 in dem Betriebszustand 602 innerhalb des Bereichs (1)-2 mittlerer Last arbeitet, führt die Einspritzeinrichtung 6 die Kraftstoffeinspritzung an dem Einlasshub (siehe das Bezugszeichen 6025) und die Kraftstoffeinspritzung an dem Verdichtungshub (siehe das Bezugszeichen 6026) durch. Durch ein Durchführen einer ersten Einspritzung 6025 in dem Einlasshub wird der Kraftstoff im Wesentlichen gleichmäßig in die Verbrennungskammer 17 verteilt. Durch ein Durchführen einer zweiten Einspritzung 6026 an dem Verdichtungshub wird bei einer hohen Motorlast innerhalb des Bereichs (1)-2 mittlerer Last die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer 17 durch eine latente Wärme einer Verdampfung des Kraftstoffs abgesenkt, und derart wird eine abnormale Verbrennung, wie beispielsweise ein Klopfen verhindert. Ein Verhältnis zwischen der Einspritzmenge der ersten Einspritzung 6025 und der Einspritzmenge der zweiten Einspritzung 6026 kann beispielsweise etwa 95:5 betragen.
  • Wenn die Einspritzeinrichtung 6 die erste Einspritzung 6025 an dem Einlasshub und die zweite Einspritzung 6026 an dem Verdichtungshub durchführt, wird das Mischgas mit dem Überschuss-Luft-Verhältnis λ von 1,0±0,2 insgesamt in der Verbrennungskammer 17 ausgebildet. Da die Kraftstoffkonzentration des Mischgases im Wesentlichen homogen ist, werden die Verbesserung in der Kraftstoffeffizienz durch ein Reduzieren des Verlusts an nicht verbranntem Kraftstoff und die Verbesserung in der Abgasleistung durch ein Vermeiden der Raucherzeugung erzielt. Das Überschuss-Luft-Verhältnis λ ist bzw. beträgt vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 1,2.
  • Da bzw. indem die Zündkerze 25 das Mischgas zu einem gegebenen Zeitpunkt vor dem CTDC (siehe das Bezugszeichen 6023) zündet, verbrennt das Mischgas durch eine Flammenpropagation. Nachdem die Verbrennung durch eine Flammenpropagation gestartet ist, entzündet sich das nicht verbrannte Mischgas selbst zu bzw. bei dem Zielzeitpunkt und bewirkt die CI Verbrennung (siehe die Verbrennungswellenform 6024).
  • Innerhalb des Bereichs (1)-2 mittlerer Last kann, da der Motor 1 die SPCCI Verbrennung durch ein Einstellen des Mischgases im Wesentlichen auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchführt, der Bereich (1)-2 mittlerer Last als ein „SPCCI λ=1 Bereich“, d.h. ein erster Verbrennungsmodus bezeichnet werden.
  • Hier ist, wie dies in der Karte 501 von 5 illustriert ist, der Booster 44 ausgeschaltet (siehe „S/C AUS“ in 5) innerhalb eines Teils des Bereichs (1)-1 niedriger Last und eines Teils des Bereichs (1)-2 mittlerer Last. Im Detail ist bzw. wird der Booster 44 innerhalb eines Segments niedriger Geschwindigkeit des Bereichs (1)-1 niedriger Last ausgeschaltet. Innerhalb eines Segments hoher Geschwindigkeit des Bereichs (1)-1 niedriger Last ist bzw. wird der Booster 44 eingeschaltet, um den Boost- bzw. Verdichtungsdruck zu erhöhen, um eine erforderliche Einlassbelademenge entsprechend der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, welche hoch ist, sicherzustellen. Weiters ist bzw. wird innerhalb eines Segments niedriger Last und niedriger Geschwindigkeit des Bereichs (1)-2 mittlerer Last der Booster 44 ausgeschaltet. Innerhalb eines Segments hoher Last des Bereichs (1)-2 mittlerer Last ist bzw. wird der Booster 44 eingeschaltet, um die erforderliche Einlassbelademenge entsprechend der Motordrehzahl, welche hoch ist, sicherzustellen. Weiters wird innerhalb des Segments hoher Geschwindigkeit der Booster 44 eingeschaltet, um die erforderliche Einlassbelademenge entsprechend der Motorgeschwindigkeit, welche hoch ist, sicherzustellen.
  • Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass innerhalb des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit, des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit und des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit der Booster 44 während der gesamten Bereiche eingeschaltet ist.
  • (Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit)
  • Auch wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit arbeitet, führt der Motor 1 den SPCCI Verbrennungsvorgang ähnlich zu dem Bereich (1)-1 niedriger Last und dem Bereich (1)-2 mittlerer Last durch.
  • Wenn der Motor 1 in dem Betriebszustand 603 bei einem Segment niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit arbeitet, spritzt die Einspritzeinrichtung 6 den Kraftstoff an dem Einlasshub ein (siehe das Bezugszeichen 6035) und spritzt den Kraftstoff bei einer abschließenden Stufe des Verdichtungshubs ein (siehe das Bezugszeichen 6036).
  • Die Einspritzung 6035 der ersten Stufe, welche bei dem Einlasshub startet, kann die Kraftstoffeinspritzung in einer frühen Hälfte des Einlasshubs starten. Die frühe Hälfte des Einlasshubs kann definiert werden, indem der Einlasshub gleichmäßig in zwei Teile der frühen Hälfte und der späteren Hälfte unterteilt wird. Beispielsweise kann die Einspritzung der ersten Stufe die Kraftstoffeinspritzung bei etwa 280° CA (Kurbelwinkel) vor TDC (oberem Totpunkt) starten.
  • Wenn die Einspritzung der Einspritzung 6035 der ersten Stufe in der frühen Hälfte des Einlasshubs gestartet wird, trifft der Kraftstoffstrahl bzw. -nebel auf eine Öffnungskante des Hohlraums 31, so dass ein Anteil des Kraftstoffs in einen Quetschbereich 171 der Verbrennungskammer 17 eintritt und der Rest des Kraftstoffs in den Hohlraum 31 eintritt. Der Wirbelstrom ist stark in dem äußeren Umfangsabschnitt der Verbrennungskammer 17 und schwach in dem zentralen Abschnitt. Daher schließt sich der Anteil des Kraftstoffs, welcher in den Quetschbereich 171 eingetreten ist, an den Wirbelstrom an, und der Rest des Kraftstoffs, welcher in den Hohlraum 31 eingetreten ist, schließt sich an die innere Seite des Wirbelstroms an. Der Kraftstoff, welcher sich dem Wirbelstrom angeschlossen hat, verbleibt in dem Wirbelstrom während des Einlasshubs und des Verdichtungshubs und bildet das Mischgas für die CI Verbrennung in dem äußeren Umfangsabschnitt bzw. Abschnitt des äußeren Umfangs der Verbrennungskammer 17. Der Kraftstoff, welcher in die innere Seite des Wirbelstroms eingetreten ist, verbleibt auch an der inneren Seite des Wirbelstroms während des Einlasshubs und des Verdichtungshubs und bildet das Mischgas für die SI Verbrennung in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17.
  • Das Überschuss-Luftverhältnis λ des Mischgases in dem zentralen Abschnitt, wo die Zündkerze 25 angeordnet ist, ist vorzugsweise etwa 1 oder geringer, und das Überschuss-Luftverhältnis λ des Mischgases in dem äußeren Umfangsabschnitt ist etwa 1 oder geringer, vorzugsweise unter 1. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des Mischgases in dem zentralen Abschnitt kann beispielsweise zwischen etwa 13 und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,7:1) sein bzw. liegen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases in dem zentralen Abschnitt kann magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein. Weiters kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases in dem äußeren Umfangsabschnitt beispielsweise zwischen etwa 11:1 und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, vorzugsweise zwischen etwa 11:1 und etwa 12:1 sein. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Mischgases in der gesamten Verbrennungskammer 17 kann zwischen etwa 12,5:1 und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, vorzugsweise zwischen etwa 12,5:1 und etwa 13:1 sein.
  • Die Einspritzung 6036 der zweiten Stufe, welche in der abschließenden Stufe des Verdichtungshubs durchgeführt wird, kann die Kraftstoffeinspritzung bei 10° CA vor TDC starten. Durch ein Durchführen der Einspritzung der zweiten Stufe unmittelbar vor dem TDC wird die Temperatur in der Verbrennungskammer 17 durch die latente Wärme einer Verdampfung des Kraftstoffs abgesenkt. Eine Oxidationsreaktion bei niederer Temperatur des Kraftstoffs, welcher durch die Einspritzung 6035 der ersten Stufe eingespritzt wird, schreitet bei dem Verdichtungshub fort und geht zu einer Oxidationsreaktion bei hoher Temperatur vor dem TDC über. Hier wird durch ein Durchführen der Einspritzung 6036 der zweiten Stufe unmittelbar vor dem TDC, um die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer abzusenken, der Übergang von der Oxidationsreaktion bei geringer Temperatur zu der Oxidationsreaktion bei hoher Temperatur vermieden und es wird die Vorzündung verhindert. Es ist festzuhalten, dass das Verhältnis zwischen der Einspritzmenge der Einspritzung 6035 der ersten Stufe und der Einspritzmenge der Einspritzung 6036 der zweiten Stufe beispielsweise etwa 95:5 sein kann.
  • Die Zündkerze 25 zündet das Mischgas in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17 nahe dem CTDC (siehe das Bezugszeichen 6037). Die Zündkerze 25 zündet beispielsweise nach dem CTDC. Da die Zündkerze 25 in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17 angeordnet ist, bewirkt die Zündung der Zündkerze 25, dass das Mischgas in dem zentralen Abschnitt die SI Verbrennung durch eine Flammenpropagation bzw. -fortpflanzung startet. Die Flamme der SI Verbrennung breitet sich in der Umfangsrichtung auf einem starken Wirbelstrom im Inneren der Verbrennungskammer 17 aus. Bei einer gegebenen Position des äußeren Umfangsabschnitts der Verbrennungskammer 17 in der Umfangsrichtung ist bzw. wird das nicht verbrannte Mischgas komprimiert bzw. verdichtet und gezündet und die CI Verbrennung startet (siehe die Verbrennungswellenform 6034).
  • In diesem Hinblick startet, wenn der Motor 1 in dem Betriebszustand 606 bei der Seite hoher Geschwindigkeit des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit arbeitet, die Einspritzeinrichtung 6 die Kraftstoffeinspritzung an dem Einlasshub (siehe das Bezugszeichen 6061).
  • Die Einspritzung 6061 der ersten Stufe, welche an dem Einlasshub startet, kann die Kraftstoffeinspritzung in der frühen Hälfte des Einlasshubs ähnlich zu der Einspritzung 6035 der ersten Stufe in dem Betriebszustand 603 starten. Beispielsweise kann die Einspritzung 6061 der ersten Stufe die Kraftstoffeinspritzung bei etwa 280° CA vor TDC starten. Die Einspritzung 6061 der ersten Stufe kann sich über den Einlasshub erstrecken und in bzw. an dem Verdichtungshub enden. Durch ein Festlegen bzw. Einstellen des Starts einer Einspritzung der Einspritzung 6061 der ersten Stufe in der frühen Hälfte des Einlasshubs wird das Mischgas für die CI Verbrennung in dem äußeren Umfangsabschnitt der Verbrennungskammer 17 gebildet und es wird das Mischgas für die SI Verbrennung in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17 gebildet. Eine abnormale Verbrennung tritt nicht leicht aufgrund der hohen Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl auf, und es kann die Einspritzung der zweiten Stufe weggelassen werden.
  • Die Zündkerze 25 zündet das Mischgas in dem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 17 nahe dem CTDC (siehe das Bezugszeichen 6062). Die Zündkerze 25 zündet beispielsweise nach dem CTDC. Derart wird die SPCCI Verbrennung durchgeführt (siehe die Verbrennungswellenform 6063).
  • Innerhalb des Bereichs (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit kann, da der Motor 1 den SPCCI Verbrennungsvorgang durchführt, während das Mischgas reicher bzw. fetter ist, der Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit als „SPCCI λ<=1 Bereich“ bezeichnet werden.
  • (Bereich (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit)
  • Wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig bzw. gering ist, wird die Zeitdauer für den Kurbelwinkel, um sich um 1° zu ändern, länger. Innerhalb des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit schreitet, wenn der Kraftstoff in die Verbrennungskammer 17 in dem Einlasshub und der frühen Hälfte des Verdichtungshubs ähnlich zu dem Bereich (2) hoher Last und mittlerer Geschwindigkeit eingespritzt wird, die Reaktion des Kraftstoffs übermäßig fort und bewirkt eine Vorzündung. Wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit arbeitet, wird es schwierig, den SI Verbrennungsvorgang durchzuführen.
  • Daher führt, wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit arbeitet, der Motor 1 den SI Verbrennungsvorgang anstelle des SPCCI Verbrennungsvorgangs durch.
  • Wenn der Motor 1 in dem Betriebszustand 604 innerhalb des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit arbeitet, spritzt die Einspritzeinrichtung 6 den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 17 zu den Zeitpunkten des Einlasshubs und in einer Verzögerungsperiode von der abschließenden Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs ein (siehe die Bezugszeichen 6044 und 6045). Durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in zwei Einspritzungen, wie dies oben beschrieben ist, wird die Menge an Kraftstoff, welche in der Verzögerungsperiode eingespritzt wird, reduziert. Durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in dem Einlasshub (siehe das Bezugszeichen 6044), wird die Zeitperiode einer Ausbildung des Mischgases ausreichend sichergestellt. Zusätzlich wird, durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in der Verzögerungsperiode (siehe das Bezugszeichen 6045), der Fluss bzw. Strom in der Verbrennungskammer 17 unmittelbar vor der Zündung verstärkt, wobei dies vorteilhaft bei einem Stabilisieren der SI Verbrennung ist. Dieser Kraftstoffeinspritzmodus ist insbesondere effektiv bzw. wirksam, wenn das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 klein ist.
  • Nachdem der Kraftstoff eingespritzt ist bzw. wird, zündet die Zündkerze 25 das Mischgas zu einem Zeitpunkt nahe dem CTDC (siehe das Bezugszeichen 6042). Die Zündkerze 25 zündet beispielsweise nach dem CTDC. Das Mischgas bewirkt die SI Verbrennung an dem Expansionshub. Da die SI Verbrennung an dem Expansionshub startet, startet die CI Verbrennung nicht (siehe die Verbrennungswellenform 6043).
  • Innerhalb des Bereichs (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit kann, da der Motor 1 den SI Verbrennungsvorgang durch ein Einspritzen des Kraftstoffs in der Verzögerungsperiode von der abschließenden Stufe des Verdichtungshubs bis zu der frühen Stufe des Expansionshubs durchführt, der Bereich (3) hoher Last und niedriger Geschwindigkeit als „verzögerter SI Bereich“ bezeichnet werden.
  • (Bereich (4) hoher Geschwindigkeit)
  • Wenn die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl hoch ist, wird die Zeitdauer, damit sich der Kurbelwinkel um 1° ändert, kürzer. Daher ist es beispielsweise innerhalb eines Segments hoher Geschwindigkeit des Bereichs hoher Last schwierig, das Mischgas in der Verbrennungskammer 17 zu schichten, indem die unterteilten Einspritzungen während des Verdichtungshubs durchgeführt werden. D.h., wenn die Motorgeschwindigkeit ansteigt, wird es schwierig, den SPCCI Verbrennungsvorgang durchzuführen, welcher oben beschrieben ist. Daher führt, wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit arbeitet, der Motor 1 den SI Verbrennungsvorgang anstelle des SPCCI Verbrennungsvorgangs durch. Es ist festzuhalten, dass sich der Bereich (4) hoher Geschwindigkeit über die gesamte Lastrichtung von einer niedrigen Last zu einer hohen Last erstreckt.
  • Das Bezugszeichen 605 in 6 zeigt ein Beispiel des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts (siehe das Bezugszeichen 6051) und des Zündungszeitpunkts (siehe das Bezugszeichen 6052) und eine Verbrennungswellenform (siehe das Bezugszeichen 6053) an, wenn der Motor 1 in einem Segment hoher Last des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit arbeitet.
  • Das EGR System 55 bringt das EGR Gas in die Verbrennungskammer 17 ein, wenn der Betriebszustand des Motors 1 innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit ist bzw. liegt. Der Motor 1 reduziert die EGR Gasmenge, wenn die Motorlast ansteigt. Bei der vollen Last kann das EGR Gas auf etwa null festgelegt werden.
  • Bei einem Betreiben innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit öffnet der Motor 1 im Wesentlichen vollständig das SCV 56. Kein Wirbelstrom wird in der Verbrennungskammer 17 erzeugt bzw. generiert, und es wird nur der Taumelstrom erzeugt. Durch ein im Wesentlichen vollständiges Öffnen des SCV 56 wird die Beladeeffizienz in dem Bereich (4) hoher Geschwindigkeit verbessert und es wird ein Pumpverlust reduziert.
  • Wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit arbeitet, ist bzw. befindet sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des Mischgases im Wesentlichen bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F ungefähr 14,7:1) in der gesamten Verbrennungskammer 17. D.h., das Überschuss-Luftverhältnis λ des Mischgases kann 1,0±0,2 sein. Es ist festzuhalten bzw. anzumerken, dass innerhalb eines Segments hoher Last des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit, beinhaltend die volle Last, das Überschuss-Luftverhältnis λ des Mischgases kleiner als 1 sein kann.
  • Wenn der Motor 1 innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit arbeitet, startet die Einspritzeinrichtung 6 die Kraftstoffeinspritzung an dem Einlasshub. Die Einspritzeinrichtung 6 spritzt den gesamten Kraftstoff für einen Verbrennungszyklus gemeinsam ein. Es ist festzuhalten, dass das Bezugszeichen 6051 von 6 einen Kraftstoffeinspritzungszustand anzeigt, wo die Motorlast hoch ist und die Kraftstoffeinspritzmenge groß ist und sich die Kraftstoffeinspritzperiode gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge ändert. Durch ein Starten der Kraftstoffeinspritzung an dem Einlasshub wird ein homogenes oder im Wesentlichen homogenes Mischgas in der Verbrennungskammer 17 gebildet. Weiters werden, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, da die Verdampfungszeit des Kraftstoffs solange wie möglich sichergestellt ist bzw. wird, der Verlust an nicht verbranntem Kraftstoff und eine Erzeugung von Ruß reduziert.
  • Nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, zündet die Zündkerze 25 das Mischgas zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem CTDC (siehe das Bezugszeichen 6052).
  • Innerhalb des Bereichs (4) hoher Geschwindigkeit kann, da der Motor 1 die Kraftstoffeinspritzung an dem Einlasshub startet und die SI Verbrennung durchführt, der Bereich (4) hoher Geschwindigkeit als „Einlass SI Bereich“ bezeichnet werden.
  • („Betrieb mit reduzierten Zylindern“ im Bereich (1)-1 niedriger Last)
  • In dieser Ausführungsform wird, wie dies in 5 illustriert ist, der Betrieb mit reduzierten Zylindern innerhalb eines Segments geringster Last des Bereichs (1)-1 niedriger Last durchgeführt (hier der Einfachheit bzw. Bequemlichkeit halber als „Lage 3“ bezeichnet). Das Segment geringster Last der Lage 3 kann beispielweise ein Bereich von etwa 200 kPa und darunter in Termen eines mittleren spezifischen Effektivdrucks (Brake Mean Effective Pressure, BMEP) sein. Es ist festzuhalten, dass der BMEP nicht die Motorlast selbst anzeigt, sondern ein Wert, welcher durch ein Multiplizieren des BMEP mit einer Abgasmenge erhalten wird, proportional zu einem axialen Drehmoment ist.
  • Innerhalb eines derartigen Betriebsbereichs, wo der BMEP etwa 200 kPa oder niedriger ist, wird, da ein Drosselverlust (Pumpverlust), wenn der Motor 1 verbrennt, ansteigt, der Betrieb mit reduzierten Zylindern (Zylinder-Deaktivierungsvorgang), in welchem ein Betrieb von einigen der Mehrzahl von Zylindern (z.B. zwei von vier Zylindern) aufgehoben wird, durchgeführt. Hier ist bzw. wird das Drosselventil 43 auch für die aufgehobenen Zylinder geöffnet. Für den im Betrieb befindlichen Zylinder kann, wie dies oben beschrieben ist, das Verdichtungsverhältnis (geometrische Verdichtungsverhältnis) des Mischgases vergleichsweise groß auf etwa 13,0:1 oder darüber eingestellt bzw. festgelegt werden.
  • Da ein derartiger Betrieb mit reduzierten Zylindern die Last der zwei aufgehobenen Zylinder während eines Betriebs anhebt, ist bzw. wird der Drosselverlust reduziert.
  • Es ist festzuhalten, dass sich die Einlass- und Auslassventile der aufgehobenen Zylinder in dem Betriebszustand befinden können. Mit dieser Konfiguration werden, da ein Ventilstoppmechanismus nicht erforderlich ist, Herstellungskosten des Motors, welcher den Betrieb mit reduzierten Zylindern durchführen kann, reduziert.
  • Während des Betriebs mit reduzierten Zylindern kann, obwohl der Booster 44 nicht die Verdichtung durchführt, die elektromagnetische Kupplung 45 des Boosters 44 unabhängig von der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl verbunden bzw. angeschlossen bleiben, so dass eine mechanische Last aufgrund eines Verbindens/Lösens der elektromagnetischen Kupplung 45 abnimmt.
  • Weiters kann, wie dies in der Karte 502 von 5 illustriert ist, während des Betriebs mit reduzierten Zylindern der Wirbelstrom in den in Betrieb befindlichen Zylindern erzeugt werden. In diesem Fall kann das Wirbelverhältnis des Wirbelstroms auf etwa 4 oder darüber eingestellt bzw. festgelegt werden. Derart wird die SI Verbrennung bei dem Überschuss-Luftverhältnis λ>1, d.h. mageren A/F stabil durchgeführt, und es wird der Wirbelstrom innerhalb der Verbrennungskammer verstärkt bzw. vergrößert, wobei dies weiter die SI Verbrennung stabilisiert.
  • Wenn die Temperatur der Einlassluft in die Verbrennungskammer unter einem gegebenen Wert liegt, kann der Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchgeführt werden. Derart wird die Instabilität der SI Verbrennung bei einer niedrigen Einlasslufttemperatur eliminiert, weshalb verhindert wird, dass sich der Verbrennungszeitpunkt in der nachfolgenden CI Verbrennung verzögert.
  • Darüber hinaus kann, wenn die Kühlwassertemperatur des Motors 1 unter einem gegebenen Wert ist bzw. liegt, der Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchgeführt werden. Somit wird in dem Betrieb mit allen Zylindern, verglichen mit dem Betrieb mit reduzierten Zylindern, ein Kühlen des Endgases (nicht verbrannten Mischgases) nahe der Wandoberfläche der Verbrennungskammer oder in der Nähe davon prompt aufgehoben, wobei dies die Verzögerung des Startzeitpunkts einer Verbrennung der CI Verbrennung verhindert.
  • Darüber hinaus werden, wie dies in 5 illustriert ist, innerhalb des Bereichs (1)-2 mittlerer Last (hier der Einfachheit halber als „Lage 2“ bezeichnet), die SI Verbrennung und die CI Verbrennung in dieser Reihenfolge bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h. λ=1) durchgeführt.
  • Hier kann bzw. muss der Betrieb mit reduzierten Zylindern nicht auch in einem Fall durchgeführt werden, wo sich der gegenwärtige Betriebszustand von der Lage 2, wo der Betrieb bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent zu dem Überschuss-Luftverhältnis λ=1 durchgeführt wird, zu der Lage 3 gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 verschiebt. D.h., es wird, selbst wenn sich der Betriebszustand zu der Lage 3 verschiebt, während der Motor 1 in der Lage 2 äquivalent zu λ=1 arbeitet, der Betrieb mit allen Zylindern fortgesetzt, ohne zu dem Betrieb mit reduzierten Zylindern zu verschieben bzw. umzuschalten. Derart wird eine Erzeugung von NOx bei einem Umschalten der Regelung bzw. Steuerung zu dem Betrieb mit reduzierten Zylindern verhindert.
  • Als nächstes werden Zusammenhänge zwischen der Motorlast und der Kraftstoffmenge in der Lage 2 und der Lage 3 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 7 bis 9 illustrieren ein Beispiel eines Zusammenhangs eines ersten bis dritten Einspritzzeitpunkts mit jeder Last in der Lage 3, welche den Betrieb mit reduzierten Zylindern (Zylinderdeaktivierung) beinhaltet, und der Lage 2. Weiters illustrieren 10 bis 12 ein Beispiel eines Zusammenhangs der Kraftstoffmenge für einen Verbrennungszyklus mit der Last für jeweils eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzzeitpunkten. Die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl in jedem Diagramm von 7 bis 12 ist beispielsweise etwa 3.500 U/min. Dies ist ähnlich für 13 bis 16, welche später beschrieben werden.
  • Beispielsweise kann, wie dies in 7 illustriert ist, der erste Einspritzzeitpunkt der drei Einspritzzeitpunkte etwa 88° CA vor CTDC (bTDC) sein bzw. liegen. Bei einer weiteren niedrigeren Motorlast, bei welcher sich der Betriebszustand zu der Lage 3 verschiebt, wo die Zylinderdeaktivierung durchgeführt wird, kann der erste Einspritzzeitpunkt etwa 320° CA vor CTDC sein und zu einer frühen Stufe des Einlasshubs vorgestellt werden. Der erste Einspritzzeitpunkt kann auf etwa 90° CA vor CTDC verzögert werden, wenn die Motorlast abnimmt.
  • Demgegenüber nimmt, wie dies in 10 illustriert ist, eine Kraftstoffmenge einer ersten Einspritzung zunehmend ab, wenn die Motorlast in der Lage 3 abnimmt, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, und sie wird auf ungefähr das Sechsfache bei einer Motorlast erhöht, bei welcher der Betriebszustand zu der Zylinderdeaktivierung umschaltet. Die Kraftstoffmenge der ersten Einspritzung wird reduziert, wenn die Motorlast weiter abnimmt.
  • Wie dies in 8 illustriert ist, kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung der drei Einspritzzeitpunkte etwa 60 bis 50° CA vor CTDC sein bzw. liegen. Bei einer weiteren geringeren Motorlast, bei welcher der Betriebszustand zu der Lage 3 umschaltet bzw. sich verschiebt, wo die Zylinderdeaktivierung durchgeführt wird, kann der zweite Einspritzzeitpunkt bzw. Zeitpunkt der zweiten Einspritzung ungefähr 250° CA vor CTDC sein. Der zweite Einspritzzeitpunkt kann auf etwa 60° CA vor CTDC verzögert werden, wenn die Motorlast abnimmt.
  • Mittlerweile bzw. demgegenüber nimmt, wie dies in 11 illustriert ist, eine Kraftstoffmenge der zweiten Einspritzung zunehmend innerhalb des Segments niedriger Last der Lage 3 ab, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, und wird weiter reduziert bei der Motorlast, bei welcher der Betriebszustand zu der Zylinderdeaktivierung umschaltet. Die Kraftstoffmenge der zweiten Einspritzung wird erhöht, wenn die Motorlast weiter abnimmt.
  • Wie dies in 9 illustriert ist, kann der Zeitpunkt der dritten Einspritzung der drei Einspritzzeitpunkte ungefähr 45° CA vor CTDC innerhalb des Segments niedriger Last der Lage 3 sein, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird. Bei der weiteren niedrigeren Motorlast, bei welcher der Betriebszustand zu der Lage 3 umschaltet, wo die Zylinderdeaktivierung durchgeführt wird, kann der dritte Einspritzzeitpunkt ungefähr 200° CA vor CTDC sein. Der dritte Einspritzzeitpunkt kann auf etwa 55° CA vor CTDC verzögert werden, wenn die Motorlast abnimmt.
  • Demgegenüber nimmt, wie dies in 12 illustriert ist, eine Kraftstoffmenge der dritten Einspritzung zunehmend innerhalb des Segments niedriger Last der Lage 3 ab, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, und sie wird weiter reduziert bei der Motorlast, bei welcher der Betriebszustand zu der Zylinderdeaktivierung umschaltet. Die Kraftstoffmenge der dritten Einspritzung wird erhöht, wenn die Motorlast weiter abnimmt.
  • 13 illustriert einen Zusammenhang zwischen einer gesamten Kraftstoffmenge der Kraftstoffmengen der ersten bis dritten Einspritzung in einem Verbrennungszyklus und der Motorlast. Wie dies in 13 illustriert ist, wird die gesamte Kraftstoffmenge bei der Motorlast erhöht, bei welcher der Betriebszustand zu dem Betrieb mit der Zylinderdeaktivierung umschaltet. Derart wird der Drosselverlust in dem Betrieb mit reduzieren Zylindern, d.h. dem Betrieb mit zwei Zylindern reduziert, und auch innerhalb des Bereichs niedriger Last, wo ein negativer Effekt auf die SPCCI Verbrennung auftritt, wird eine stabile SPCCI Verbrennung erzielt bzw. erhalten, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F magerer gemacht wird.
  • 14 illustriert ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen dem BMEP (entsprechend der Motorlast) und einem Auslassventil-Schließzeitpunkt (EVC) in den Lagen 2 und 3. 15 illustriert ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen dem BMEP (entsprechend der Motorlast) und einem Einlassventil-Öffnungszeitpunkt (IVO) in den Lagen 2 und 3. 16 illustriert ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen dem BMEP (entsprechend der Motorlast) und einer Zusatzrate von externem EGR in den Lagen 2 und 3.
  • Wie dies in 14 illustriert ist, ist der EVC nach dem TDC in der Lage 3 früher um etwa eine Hälfte des Zeitpunkts davon in der Lage 2.
  • Andererseits ist, wie dies in 15 illustriert ist, der IVO derselbe in der Lage 2 und der Lage 3, beinhaltend den Betrieb mit reduzierten Zylindern.
  • Darüber hinaus nimmt, wie dies in 16 illustriert ist, in der Lage 2 die Zusatzrate des externen EGR zunehmend bis zu einem Grenzbereich mit der Lage 3 ab. Andererseits ist die Zusatzrate etwa 0 % über die gesamte Lage 3, mit anderen Worten wird das externe EGR nicht hinzugefügt.
  • (Regel- bzw. Steuerprozess eines Betriebs mit Zylinderdeaktivierung des Motors)
  • Als nächstes wird eine Betriebsregelung bzw. -steuerung des Motors 1, welche durch die ECU 10 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 17 beschrieben werden. Zuerst liest bei S21 nach dem Start die ECU 10, welche in 4 illustriert ist, die Signale der Sensoren SW1 bis SW17, SW20 bis SW24, SW31, SW51, SW101, SW102 und SW161. Als nächstes bestimmt bei S22 die ECU 10 den Betriebszustand des Motors 1. Hier wird bestimmt, ob der Betriebsbereich in der Lage 3, welche in 5 illustriert ist, spezifisch dem Bereich (1)-1 niedriger Last (SPCCI λ>1 Bereich) ist bzw. liegt, und wenn er in der Lage 3 liegt, wird bestimmt, ob die Temperatur der Einlassluft und die Temperatur des Kühlwassers beide über einer gegebenen Temperatur liegen. Wenn nicht in der Lage 3, oder selbst in dem Fall der Lage 3, wenn eine der Einlasslufttemperatur und der Kühlwassertemperatur unter der gegebenen Temperatur liegt, kehrt der Prozess zu S21 zurück.
  • Wenn der Betriebsbereich in der Lage 3 liegt und beide der Einlasslufttemperatur und der Kühlwassertemperatur über der gegebenen Temperatur liegen, gelangt der Prozess zu S23.
  • Bei S23 wird bestimmt, ob der Betriebsbereich der Bereich eines Betriebs mit reduzierten Zylindern (Betriebs mit Zylinderdeaktivierung) ist. Ob er in dem Betriebsbereich mit reduzierten Zylindern ist, wird durch ein Bestimmen bestimmt, ob der BMEP etwa 200 kPa oder darunter ist. Beispielsweise können der Gaspedal-Öffnungssensor SW12 und/oder der Drossel-Öffnungssensor SW17, etc. verwendet werden.
  • Hier gelangt, wenn bestimmt wird, dass er in dem Betriebsbereich mit reduzierten Zylindern ist, der Prozess zu S24. Bei S24 gibt, wie dies oben beschrieben ist, die ECU 10 ein Regel- bzw. Steuersignal an das SCV 56 aus, so dass sein Öffnungsverhältnis etwa 0 bis etwa 15 % wird. Derart ist bzw. liegt das Wirbelverhältnis etwa 4 und etwa 6.
  • Als nächstes wird der Betrieb mit reduzierten Zylindern bei S25 durchgeführt. D.h., die ECU 10 gibt ein Regel- bzw. Steuersignal an das Kraftstoffzufuhrsystem 61 aus, so dass die Kraftstoffzufuhr für gegebene zwei der vier Zylinder angehalten wird. Weiters spritzt die ECU 10 den Kraftstoff zu den anderen zwei Zylindern ein, welche einen Betrieb gemäß der Gesamtheit von drei Einspritzzeitpunkten, welche in 7 bis 9 illustriert sind, und den entsprechenden Kraftstoffmengen fortsetzen, welche in 10 bis 12 illustriert sind. Dann kehrt der Prozess zu S21 zurück.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Es ist festzuhalten, dass die hier geoffenbarte Lehre nicht auf die Anwendung an dem Motor 1 beschränkt bzw. begrenzt ist, welcher die obige Konfiguration aufweist. Die Konfiguration des Motors 1 kann verschiedene Konfigurationen annehmen.
  • Weiters kann der Motor 1 einen Turbolader anstelle des mechanischen Boosters bzw. Verdichters 44 beinhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    10
    ECU (Regel- bzw. Steuereinheit)
    11
    Zylinder
    17
    Verbrennungskammer
    171
    Quetschbereich
    25
    Zündkerze
    3
    Kolben
    31
    Hohlraum
    401
    primärer Durchtritt (erster Einlassdurchtritt)
    402
    sekundärer Durchtritt (zweiter Einlassdurchtritt)
    56
    Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil (einen Wirbel erzeugendes bzw. generierendes Teil)
    6
    Einspritzeinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007154859 A [0002]

Claims (10)

  1. Kompressionszündungsmotor (1), umfassend: eine Mehrzahl von Zylindern (11), welche jeweils mit einer Verbrennungskammer (17) ausgebildet sind; eine Zündkerze (25), welche in jeder der Verbrennungskammern (17) angeordnet ist; eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (6), welche angeordnet ist, um in jede Verbrennungskammer (17) gerichtet zu sein; und eine Regel- bzw. Steuereinheit (10), welche einen Prozessor (101) beinhaltet, welcher mit der Zündkerze (25) und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (6) verbunden ist, und konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal jeweils an die Zündkerze (25) und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (6) auszugeben, wobei wenn der Motor (1) bei einer Last über einer gegebenen Last arbeitet, die Regel- bzw. Steuereinheit (10) bewirkt, dass der Motor (1) einen Betrieb mit allen Zylindern durchführt, indem Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern (11) zugeführt wird, und wenn der Motor (1) bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, die Regel- bzw. Steuereinheit (10) bewirkt, dass der Motor (1) einen Betrieb mit reduzierten Zylindern durchführt, indem der Kraftstoff zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern (11) zugeführt wird, und in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern die Regel- bzw. Steuereinheit (10) die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (6) regelt bzw. steuert, um den Kraftstoff zu dem einen oder den einigen der Mehrzahl von Zylindern (11) einzuspritzen, um ein Mischgas zu erzeugen, die Zündkerze (25) regelt bzw. steuert, um das Mischgas zu entzünden, und bewirkt, dass der Motor (1) bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und bei einem großen Kompressionsverhältnis über einem gegebenen Wert eine Verbrennung durch eine Funkenzündung (SI) startet, in welcher das Mischgas durch die Zündkerze (25) entzündet wird, um durch eine Flammenpropagation zu verbrennen, und dann eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung (CI) durchzuführen, in welcher nicht verbranntes Mischgas sich durch eine Selbstentzündung entzündet.
  2. Motor nach Anspruch 1, wobei in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern die Regel- bzw. Steuereinheit (10) ein Einlassventil (21) und ein Auslassventil (22) von jedem eines Rests der Mehrzahl von Zylindern (11) betätigt.
  3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Temperatur von Einlassluft in die Verbrennungskammer (17) unter einem gegebenen Wert liegt und/oder wenn eine Temperatur von Kühlwasser des Motors (1) unter einem gegebenen Wert liegt, die Regel- bzw. Steuereinheit (10) den Betrieb mit allen Zylindern anstelle des Betriebs mit reduzierten Zylindern durchführt.
  4. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiters umfassend ein Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil (56), welches konfiguriert ist, um einen Wirbelstrom in jeder Verbrennungskammer (17) zu erzeugen, wobei die Regel- bzw. Steuereinheit (10) das Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil (56) regelt bzw. steuert, um den Wirbelstrom in der Verbrennungskammer (17) in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern zu erzeugen.
  5. Motor nach Anspruch 4, wobei ein Wirbelverhältnis des Wirbelstroms etwa 2 oder mehr beträgt.
  6. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenn der Motor (1) bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, die Regel- bzw. Steuereinheit (10) einen Betriebsmodus des Motors (1) zwischen einem ersten Verbrennungsmodus, in welchem die SI Verbrennung und die CI Verbrennung in dieser Reihenfolge bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen gleich einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt werden, und einem zweiten Verbrennungsmodus umschaltet, in welchem die SI Verbrennung und die CI Verbrennung in dieser Reihenfolge bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt werden, und wenn der Motor (1) in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, der Betrieb mit reduzierten Zylindern nicht durchgeführt wird.
  7. Kompressionszündungsmotor (1), umfassend: eine Mehrzahl von Zylindern (11), welche jeweils mit einer Verbrennungskammer (17) ausgebildet sind; eine Zündkerze (25), welche in jeder Verbrennungskammer (17) angeordnet ist; ein Kraftstoffeinspritzventil (6), welches angeordnet ist, um in jede Verbrennungskammer (17) gerichtet zu sein; ein Regel- bzw. Steuerventil (43) für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches konfiguriert ist, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Mischgases innerhalb der Verbrennungskammer (17) zu regeln bzw. zu steuern; und eine Regel- bzw. Steuereinheit (10), welche mit der Zündkerze (25), dem Kraftstoffeinspritzventil (6) und dem Regel- bzw. Steuerventil (43) für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbunden und konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal an die Zündkerze (25), das Kraftstoffeinspritzventil (6) und das Regel- bzw. Steuerventil (43) für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeweils auszugeben, wobei die Regel- bzw. Steuereinheit (10) einen Prozessor (101) beinhaltet, welcher konfiguriert ist, um auszuführen, oder umfasst: ein Motorlast-Bestimmungsmodul (104), um zu bestimmen, ob eine Motorlast über einer gegebenen Last ist bzw. liegt; ein Regel- bzw. Steuermodul (105) eines Betriebs mit allen Zylindern, um, wenn für die Motorlast bestimmt ist, über der gegebenen Last zu liegen, das Kraftstoffeinspritzventil (6) zu regeln bzw. zu steuern, um den Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern (11) einzuspritzen; und ein Regel- bzw. Steuermodul (106) eines Betriebs mit reduzierten Zylindern, um, wenn für die Motorlast bestimmt ist, unter der gegebenen Last zu liegen, das Kraftstoffeinspritzventil (6) zu regeln bzw. zu steuern, um die Einspritzung des Kraftstoffs zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern (11) zu unterbrechen, und wobei das Regel- bzw. Steuermodul (106) des Betriebs mit reduzierten Zylindern aufweist: ein Regel- bzw. Steuer-Submodul (107) des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches konfiguriert ist, um die Regel- bzw. Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu regeln bzw. zu steuern, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen oder einzustellen; und ein Zündkerzen-Regel- bzw. -Steuer-Submodul (108), welches konfiguriert ist, um ein Regel- bzw. Steuersignal an die Zündkerze (25) auszugeben, um die Zündung bei einem gegebenen Zündzeitpunkt durchzuführen, so dass das Mischgas eine Verbrennung durch eine Flammenpropagation startet und sich dann nicht verbranntes Mischgas selbst entzündet, wobei der gegebene Zündzeitpunkt in einem Speicher (102) gespeichert ist.
  8. Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Kompressionszündungsmotors, welcher eine Mehrzahl von Zylindern (11) aufweist, umfassend die Schritte eines: wenn der Motor (1) bei einer Last über einer gegebenen Last arbeitet, Durchführens eines Betriebs mit allen Zylindern durch ein Zuführen von Kraftstoff zu allen der Mehrzahl von Zylindern (11), und wenn der Motor (1) bei einer Last unter der gegebenen Last arbeitet, Durchführens eines Betriebs mit reduzierten Zylindern durch ein Zuführen des Kraftstoffs zu einem oder einigen der Mehrzahl von Zylindern (11), und in dem Betrieb mit reduzierten Zylindern Einspritzens des Kraftstoffs zu dem einen oder einigen der Mehrzahl von Zylindern (11), um ein Mischgas zu erzeugen, und Bewirkens, dass der Motor (1) bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und bei einem großen Kompressionsverhältnis über einem gegebenen Wert eine Verbrennung einer Funkenzündung (SI) startet, in welcher das Mischgas durch eine Zündkerze (25) gezündet wird, um durch eine Flammenpropagation zu verbrennen, und dann eine Verbrennung einer Kompressionszündung (CI) durchführt, in welcher sich nicht verbranntes Mischgas durch eine Selbstentzündung entzündet.
  9. Regel- bzw. Steuersystem für einen Kompressionszündungsmotor, umfassend eine Regel- bzw. Steuereinheit (10), welche konfiguriert ist, um die Schritte des Verfahrens von Anspruch 8 durchzuführen.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte des Verfahrens von Anspruch 8 durchführen können.
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