DE102018108085A1 - Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Wenn bestimmt wird, dass die Zündungsumgebung außerhalb eines erwünschten Bereichs liegt, wird der variable Ventilmechanismus derart gesteuert, dass das Wirbelverhältnis zunimmt. Wenn das Wirbelverhältnis hoch wird, bewegen sich der Entladungsfunken und die Anfangsflamme im Wesentlichen in der Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW und nähern sich dem nächsten Kraftstoffstrahl an. Daher werden der Entladungsfunken und die Anfangsflamme zu dem nächsten Kraftstoffstrahl hingezogen und die Anfangsflamme wird unter Miteinbeziehung des Kraftstoffstrahls vergrößert (siehe den mittleren Abschnitt von Figur 7). Zudem wird die Anfangsflamme weiter durch ein Miteinbeziehen der umgebenen Kraftstoffstrahlen vergrößert (unterer Abschnitt der Figur 7).

Description

  • Bezugnahme auf eine verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Erfindung nimmt die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2017-075395 A in Anspruch, welche am 5. April 2017 eingereicht wurde. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und, genauer gesagt, eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, welcher ein Kraftstoffeinspritzventil und eine Zündkerze in einer Brennkammer und einen Katalysator (Abgasreinigungskatalysator) aufweist, welcher Abgas von der Brennkammer reinigt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Druckschrift JP 2011-106377 A offenbart eine Motorkonfiguration bezogen auf ein Positionsverhältnis zwischen einer Zündkerze und einem Einspritzventil, welche in einer Brennkammer angeordnet sind, und ein Steuerungsverfahren unter Verwendung der Zündkerze und des Einspritzventils auf der Grundlage dieser Motorkonfiguration. Bei der Motorkonfiguration sind jeweils eine Distanz von der Mittelposition eines Entladungsspalts der Zündkerze bis zu einer Mittelposition des Einspritzloches, welches der Zündkerze am nächsten ist, und eine Distanz von der Mittelposition des Entladungsspalts bis zu einer Mittelachse des Kraftstoffstrahls, welcher von dem Einspritzloch eingespritzt wird, innerhalb eines bestimmten Bereichs eingestellt.
  • Das Steuerungsverfahren auf der Grundlage der Motorkonfiguration legt während einer Kraftstoffeinspritzperiode nach dem Verstreichen einer vorherbestimmten Zeit ausgehend von dem Start der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil eine hohe Spannung an die Zündkerze an. Der von dem Kraftstoffeinspritzventil unter hohem Druck eingespritzte Kraftstoff bildet einen Niederdruckbereich durch eine Mitnahme (Mitreißen) der Umgebungsluft aus. Gemäß einem derartigen Steuerungsverfahren wird der Niederdruckbereich ausgeformt, von dem der in dem Entladungsspalt erzeugte Entladungsfunken angezogen wird. Daher kann die Entzündbarkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welche um die Zündkerze ausgebildet wird, verbessert werden.
  • Zusätzlich offenbart die Druckschrift JP 2011-106377 A die Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators beim Motorstart als ein Anwendungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Anziehungswirkung. Obwohl die Druckschrift JP 2011 - 106377 A sich darauf nicht bezieht, wird die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators im Allgemeinen durch das Einstellen einer Zündungsperiode (das heißt, ein Entladungszeitraum der hohen Spannung an der Zündkerze) auf einer späten Seite relativ zu dem oberen Kompressionstotpunkt eingestellt wird. Daher bezeichnet eine Aktivierungssteuerung, auf welche eine Anziehungswirkung angewandt wird, eine Motorsteuerung, bei welcher die Kraftstoffeinspritzperiode mit der Zündungsperiode überlappt, welche auf der späten Seite relativ zu dem oberen Kompressionstotpunkt eingestellt ist.
  • Die Aktivierungsteuerung hat das Potenzial, die Entzündbarkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu verbessern, welche um die Zündkerze ausgebildet ist. Hierdurch wird der Verbrennungszustand bei dem Motorstart, während dem die Aktivierungsteuerung durchgeführt wird, allgemein häufig instabil. Daher nimmt, wenn ein derartiger instabiler Zustand häufig in den Verbrennungszyklen auftritt, die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen zu, wodurch die Leistung des Motors beeinflusst wird.
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem vorstehend beschriebenen Problem und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen zu unterdrücken, wenn eine Motorsteuerung, bei welcher die Einspritzperiode des Kraftstoffeinspritzventils mit dem Entladungszeitraum der hohen Spannung an der Zündkerze überlappt, auf die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators angewandt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, einen Verbrennungsmotor zu steuern, welcher ein Kraftstoffeinspritzventil, eine Zündkerze, ein erstes Einlassventil, ein zweites Einlassventil, einen variablen Ventilmechanismus und einen Abgasreinigungskatalysator aufweist.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil ist an einem oberen Abschnitt einer Brennkammer vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil ist dazu ausgelegt, von mehreren Einspritzlöchern Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen.
  • Die Zündkerze ist bei dem oberen Abschnitt der Brennkammer vorgesehen. Die Zündkerze ist dazu vorgesehen, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders unter Verwendung eines Entladungsfunkens zu zünden. Die Zündkerze ist ferner stromabwärts zu demjenigen Kraftstoffstrahl aus den von den mehreren Einspritzlöchern eingespritzten Kraftstoffstrahlen, welcher der Zündkerze am nächsten ist, angeordnet. Die Zündkerze ist ferner an einer oberen Seite der Brennkammer bezogen auf eine Konturoberfläche des nächsten Kraftstoffstrahles vorgesehen.
  • Ein jedes von dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil ist dazu ausgelegt, die Brennkammer zu öffnen und zu schließen.
  • Der variable Ventilmechanismus ist dazu ausgelegt, den Hubbetrag von dem ersten Einlassventil und/oder dem zweiten Einlassventil zu erhöhen oder zu verringern.
  • Der Abgasreinigungskatalysator ist dazu ausgelegt, Abgas von der Brennkammer zu reinigen.
  • Die Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Zündkerze und das Kraftstoffeinspritzventil zur Aktivierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators anzusteuern. Bei der Aktivierungssteuerung wird die Zündkerze derart gesteuert, dass sie während einer Zündperiode auf einer späten Seite des oberen Kompressionstotpunkts den Entladungsfunken erzeugt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil dazu angesteuert wird, eine erste Einspritzung auf einer frühen Seite des oberen Kompressionstotpunkts und eine zweite Einspritzung auf der späten Seite des oberen Kompressionstotpunkts durchzuführen, welche mit zumindest einem Teil der Zündungsperiode überlappt.
  • Die Steuerungsvorrichtung ist auch dazu ausgelegt, den variablen Ventilmechanismus zur Aktvierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators zu steuern. Bei der Aktivierungssteuerung wird der variable Ventilmechanismus derart gesteuert, dass in der Brennkammer eine Wirbelströmung aufgrund einer Differenz der Hubbeträge zwischen dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil erzeugt wird. Wenn bestimmt wird, dass ein für die Verbrennungsfluktuation relevanter Parameter zwischen den Zyklen der Aktivierungssteuerung einen Schwellenwert überschreitet, wird der variable Ventilmechanismus derart gesteuert, dass die Differenz der Hubbeträge im Vergleich zu einem Fall vergrößert wird, wenn bestimmt wird, dass der Parameter weniger als der Schwellenwert ist.
  • Wenn der Entladungsfunken von der Zündkerze erzeugt wird, wird durch den eingespritzten Kraftstoff der ersten Einspritzung und den Entladungsfunken eine Anfangsflamme erzeugt. Wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, wird die Anfangsflamme oder sowohl die Anfangsflamme als auch der Entladungsfunken von dem der Zündkerze nächsten Kraftstoffstrahl angezogen. Wenn die Anziehwirkung der Anfangsflamme oder des Entladungsfunkens schwach wird, wird der für die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen relevante Parameter derart verändert, dass er zunimmt. In dieser Hinsicht wird, wenn die Differenz der Hubbeträge zwischen dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil vergrößert wird, die in der Brennkammer erzeugte Wirbelströmung verstärkt. Wenn bestimmt wird, dass der Parameter über den Schwellenwert hinausgeht, wird eine derartige Situation durch eine Ventilsteuerung eliminiert, bei welcher die Wirbelströmung verstärkt wird.
  • Bei der Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der zur Zündkerze nächste Kraftstoffstrahl von der Zündkerze aus gesehen relativ zu einer Strömungsrichtung der in der Brennkammer erzeugten Wirbelströmung stromabwärts eingespritzt werden.
  • Die Zündkerze ist stromabwärts desjenigen Kraftstoffstrahls von den von den mehreren Einspritzlöchern eingespritzten Kraftstoffstrahlen vorgesehen, der zur Zündkerze am nächsten ist. Wenn der zur Zündkerze nächste Kraftstoffstrahl relativ zu der Strömungsrichtung der in der Brennkammer erzeugten Wirbelströmung von der Zündkerze aus gesehen stromabwärts eingespritzt wird, wird die Anfangsflamme oder der Entladungsfunken effektiv zu dem der Zündkerze nächsten Kraftstoffstrahl hingezogen.
  • Bei der Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Durchmesser eines Einspritzloches, welches dazu ausgelegt ist, den der Zündkerze nächsten Kraftstoffstrahl einzuspritzen, größer als ein beliebiger Durchmesser der anderen Einspritzlöcher sein, welche dazu ausgelegt sind, Kraftstoffstrahlen außer dem nächsten Kraftstoffstrahl einzuspritzen.
  • Die Zündkerze ist stromabwärts des Kraftstoffstrahls aus den von den mehreren Einspritzlöchern eingespritzten Kraftstoffstrahlen vorgesehen, welcher der Zündkerze am nächsten ist. Wenn der Durchmesser des Einspritzloches, welches dazu ausgelegt ist, den der Zündkerze nächstliegenden Kraftstoffstrahl einzuspritzen, größer als ein jeder Durchmesser der anderen Kraftstoffeinspritzlöcher ist, wird die Anfangsflamme oder der Entladungsfunken effektiv zu dem der Zündkerze nächstliegenden Kraftstoffstrahl hingezogen.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen unterdrückt werden, wenn die Motorsteuerung, bei welcher die Einspritzperiode des Einspritzventils mit dem Entladungszeitraum der hohen Spannung an der Zündkerze überlappt, auf die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators angewandt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, welche eine Systemkonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt;
    • 2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzmusters unmittelbar nach dem Start des in 1 gezeigten Motors 10 zeigt;
    • 3 ist eine Ansicht, welche einen Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt, Einspritzperioden und einen Entladungszeitraum an einem Elektrodenabschnitt während der Aufwärmsteuerung des Katalysators zeigt;
    • 4 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsfluktuationsrate und einer Kraftstoffeinspritzmenge für eine Arbeitstakteinspritzung zeigt;
    • 5 ist eine Ansicht, welche eine Anziehwirkung beschreibt, welche durch die Arbeitstakteinspritzung bewirkt wird;
    • 6 ist eine Ansicht, welche ein Problem beschreibt, wenn die Distanz zwischen einer äußeren Oberfläche des Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, und dem Elektrodenabschnitt vergrößert wird;
    • 7 ist eine Ansicht, welche einen Verfahrensablauf der Aufwärmsteuerung des Katalysators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 8 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Verbrennungsfluktuationsrate und SA-CA 10 zeigt;
    • 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Verarbeitung zeigt, welche eine ECU gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt;
    • 10 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitung zeigt, welche die ECU bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt;
    • 11 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 50 beschreibt, dessen Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, einen anderen Durchmesser hat als das des in 1 gezeigten Motors 10;
    • 12 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 60 zeigt, dessen Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, in einer anderen Position angeordnet ist, als bei dem in 1 gezeigten Motor 10;
    • 13 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 70 zeigt, dessen Einspritzloch für die Einspritzung eines Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, in der Anzahl zu dem in 1 gezeigten Motor 10 unterschiedlich ist.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben. Es ist zu beachten, dass gleiche Elemente in den Figuren durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet werden und eine doppelte Beschreibung davon weggelassen wird. Im Folgenden ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt.
  • Beschreibung der Systemkonfiguration
  • 1 ist eine Ansicht, welche die Systemkonfiguration gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt. Wie in 1 gezeigt, weist ein System gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor (im Folgenden auch als „Motor“ bezeichnet) 10 auf, welcher in einem Fahrzeug montiert ist. Der Motor 10 ist ein Viertaktmotor, welcher eine Mehrzahl von Zylindern hat. Jedoch ist in 1 nur ein Zylinder 12 der Mehrzahl von Zylindern gezeigt.
  • In 1 ist eine Bodenoberfläche eines Zylinderkopfs 14 von einem (nicht gezeigten) sich in dem Zylinder 12 hin-und-her-bewegenden Kolben aus gesehen gezeigt. Der Zylinderkopf 14 ist mit einem (nicht gezeigten) Zylinderblock zusammengebaut. Die Brennkammer des Motors 10 wird durch zumindest eine obere Oberfläche des Kolbens, eine Wandoberfläche des Zylinderblocks und die Bodenoberfläche des Zylinderkopfs definiert. In der Brennkammer wird eine Wirbelströmung SW erzeugt, welche um eine Mittelachse des Zylinders strömt.
  • In dem Zylinderkopf 14 sind zwei Einlasskanäle und zwei Auslasskanale, welche mit der Brennkammer kommunizieren, ausgebildet. Bei jedem Öffnungsabschnitt der Einlasskanäle sind jeweils Einlassventile 16 und 18 vorgesehen. Die Wirbelströmung SW wird in der Brennkammer erzeugt, weil eine Differenz zwischen den Hubbeträgen der Einlassventile 16 und 18 besteht. Die Differenz zwischen den Hubbeträgen wird durch einen variablen Ventilmechanismus 30 gesteuert. Wenn die Differenz der Hubbeträge durch eine Motorsteuerung verändert wird, bei der die Hubbeträge oder Betriebswinkel der Einlassventile 16 und 18 durch den variablen Ventilmechanismus 30 gesteuert werden, wird das Wirbelverhältnis verändert. Das Wirbelverhältnis ist als ein Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des Wirbels der Wirbelströmung SW und der Motordrehzahl definiert. Das Wirbelverhältnis stellt einen Index der relativen Stärke der Wirbelströmung SW dar. Bei jedem Öffnungsabschnitt der Auslasskanäle sind jeweils Auslassventile 20 und 22 vorgesehen.
  • Ein Einspritzventil 24 ist im Wesentlichen im Zentrum des Zylinderkopfes 14 vorgesehen. Das Einspritzventil 24 ist mit einem Kraftstoffzufuhrsystem verbunden, welches einen Kraftstofftank, eine gemeinsame Leitung bzw. Rail und eine Zufuhrpumpe aufweist. An einer Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 24 sind eine Mehrzahl von Einspritzlöchern (insbesondere sechs Einspritzlöcher) radial ausgebildet. Wenn die Einspritzlöcher geöffnet sind, wird von einem jeden Einspritzloch Kraftstoff in einem Hochdruckzustand eingespritzt. Die in 1 gezeigten Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f zeigen schematisch den von den Kraftstoffeinspritzlöchern des Kraftstoffeinspritzventils 24 eingespritzten Kraftstoff.
  • Ferner ist eine Zündkerze 28 im Wesentlichen im Zentrum des Zylinderkopfes 14 vorgesehen. Die Zündkerze 28 hat an ihrer Spitze einen Elektrodenabschnitt (nicht gezeigt). Der Elektrodenabschnitt umfasst eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode. In 1 ist die Zündkerze 28 in der Einspritzrichtung der Kraftstoffstrahlen 26a und 26f stromabwärts angeordnet. Die Zündkerze 28 ist ungefähr in der Mitte zwischen einer Erstreckungslinie La des Einspritzloches für den Kraftstoffstrahl 26a und einer Erstreckungslinie Lf des Einspritzloches für den Kraftstoffstrahl 26f vorgesehen. Der Kraftstoffstrahl 26a oder 26f verläuft nahe bei dem Elektrodenabschnitt. Jedoch wird ein Grad bzw. ein Vorspringmaß der Zündkerze 28 von dem Zylinderkopf 24 derart angepasst, dass der Kraftstoffstrahl 26a oder 26f nicht in Kontakt mit dem Elektrodenabschnitt tritt. Insbesondere wird der Grad bzw. das Vorspringmaß derart eingestellt, dass die Zündkerze 28 über einer äußeren Oberfläche des Kraftstoffstrahls 26a oder 26f angeordnet ist. In anderen Worten wird die Position der Zündkerze 28 derart eingestellt, dass der Elektrodenabschnitt näher bei der Bodenoberfläche des Zylinderkopfs 14 als die äußere Oberfläche der Strahlen 26a und 26f angeordnet ist.
  • Weiterhin weist, wie in 1 gezeigt, das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 40 als eine Steuerungsvorrichtung auf. Die ECU 40 weist einen RAM (Random Access Memory), einen ROM (Read Only Memory), eine CPU (Central Processing Unit) und Ähnliches auf. Die ECU 40 ist dazu ausgelegt, Signale von verschiedenen in dem Fahrzeug montierten Sensoren zu erfassen. Die ECU 40 ist ebenso dazu ausgelegt, Signale von den verschiedenen Sensoren zu verarbeiten und verschiedene Aktuatoren in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Steuerungsprogrammen zu steuern.
  • Die verschiedenen Sensoren umfassen zumindest einen Drucksensor 42, einen Kurbelwinkelsensor 44 und einen Temperatursensor 46. Der Drucksensor 42 ist an dem oberen Abschnitt der Brennkammer vorgesehen. Der Drucksensor 42 ist dazu ausgelegt, Druck in der Brennkammer zu erfassen. Der Kurbelwinkelsensor 44 ist in der Nähe der Kurbelwelle vorgesehen. Der Kurbelwinkelsensor 44 ist dazu ausgelegt, einen Drehwinkel der Kurbelwelle zu erfassen. Der Temperatursensor 48 ist bei einer Kühlwasserpassage des Motors 10 vorgesehen. Der Temperatursensor 48 ist dazu ausgelegt, die Temperatur des Kühlwassers des Motors 10 zu erfassen. Die verschiedenen Aktuatoren umfassen zumindest das Kraftstoffeinspritzventil 24, die Zündkerze 28 und den vorstehend beschriebenen variablen Ventilmechanismus 30.
  • Startsteuerung durch die ECU 40
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 40 unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors 10 eine Steuerung durch, welche die Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators (im Folgenden auch als „Katalysatoraufwärmsteuerung“ bezeichnet) unterstützt. Der Abgasreinigungskatalysator ist ein Katalysator, welcher in einer Abgaspassage des Motors 10 vorgesehen ist. Ein Beispiel des Abgasreinigungskatalysators ist ein Drei-Wege-Katalysator. Der Drei-Wege-Katalysator ist ein Katalysator, welcher, wenn sich die Atmosphäre des Katalysators in einem aktivierten Zustand in der Nähe der Stöchiometrie befindet, im Abgas enthaltene Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) reinigt.
  • Die Katalysatoraufwärmsteuerung wird nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. 2 zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzmusters unmittelbar nach einem Kaltstart des Motors 10. Wie in 2 gezeigt, wird ein Kraftstoffeinspritzmuster, bei welchem eine Einspritzung bei dem Ansaugtakt bzw. Einlasshub (im Folgenden auch als „Ansaugtakteinspritzung“ bezeichnet) und eine Einspritzung bei dem Kompressionshub (im Folgenden auch als „Kompressionstakteinspritzung“ bezeichnet) miteinander kombiniert werden, unmittelbar nach dem Start durchgeführt. Danach wird mit einer Zunahme der Motorgeschwindigkeit die Kompressionstakteinspritzung auf eine Einspritzung beim Arbeitshub (im Folgenden auch als „Arbeitstakteinspritzung“ bezeichnet) umgeschaltet, um so die Katalysatoraufwärmsteuerung zu starten. Das heißt, bei der Katalysatoraufwärmsteuerung wird ein Kraftstoffeinspritzmuster verwendet, welches die Ansaugtakteinspritzung und die Arbeitstakteinspritzung kombiniert. Es ist zu beachten, dass die Ansaugtakteinspritzung, welches den vorstehend genannten Einspritzmustern gemeinsam ist, zweimal oder häufiger durchgeführt werden kann.
  • 3 zeigt Einspritzstartzeitpunkte, Einspritzperioden und einen Entladungszeitraum am Elektrodenabschnitt während der Katalysatoraufwärmsteuerung. Wie in 3 gezeigt, wird die Ansaugtakteinspritzung bei dem Kurbelwinkel CA1 durchgeführt (beispielsweise in der Nähe von BTDC 280°). Ein Entladungszeitraum CP am Elektrodenabschnitt wird auf die späte Seite anstatt auf den oberen Kompressionstotpunkt eingestellt. Dies rührt daher her, dass die Temperatur des Abgases erhöht wird, wenn der Entladungszeitraum CP auf der späten Seite anstatt auf den oberen Kompressionstotpunkt eingestellt ist. Die Arbeitstakteinspritzung wird während des Entladungszeitraums CP durchgeführt. Insbesondere erstreckt sich der Entladungszeitraum CP von einem Kurbelwinkel CA2 (beispielsweise in der Nähe von ATDC 25 bis 35°) bis zu einem Kurbelwinkel CA3 Die Arbeitstakteinspritzung wird bei dem Kurbelwinkel CA4 auf einer späten Seite anstatt bei dem Kurbelwinkel CA2 gestartet und wird bei dem Kurbelwinkel CA5 auf der frühen Seite anstatt bei dem Kurbelwinkel CA3 beendet.
  • In 3 ist ein Intervall IT zwischen dem Kurbelwinkel CA2 und dem Kurbelwinkel CA4 eingestellt. Das Intervall IT kann jedoch null sein. In anderen Worten können der Kurbelwinkel CA2 und der Kurbelwinkel CA4 zusammenfallen. Außerdem kann das Intervall IT auch einen negativen Wert haben. Das heißt, der Kurbelwinkel CA4 kann auf einer frühen Seite relativ zu dem Kurbelwinkel CA2 angeordnet sein. Die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel CA2 und dem Kurbelwinkel CA4 trifft auch auf den Kurbelwinkel CA3 und dem Kurbelwinkel CA5 zu. Insbesondere können der Kurbelwinkel CA3 und der Kurbelwinkel CA5 zusammenfallen. Weiterhin kann der Kurbelwinkel CA5 auf einer frühen Seite relativ zu dem Kurbelwinkel CA3 angeordnet sein. Die Kurbelwinkel CA2, CA3, CA4 und CA5 können sich verändern, solange zumindest ein Teil der Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung mit dem Entladungszeitraum CP überlappt. Dies rührt daher her, dass, wenn zumindest ein Teil der Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung mit dem Entladungszeitraum CP überlappt, die später beschriebene Anziehungswirkung erwartet wird.
  • Die Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung wird basierend auf einem Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge für die Arbeitstakteinspritzung und einer Verbrennungsfluktuationsrate eingestellt. Ein Beispiel dieses Verhältnisses ist in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, hat eine Verbrennungsfluktuationsrate, welche unter zu den Betriebsbedingungen während der Katalysatoraufwärmsteuerung äquivalenten Betriebsbedingungen erhalten worden ist, eine nach unten konvexe Form mit einem bestimmten Kraftstoffeinspritzmengenbereich. Die Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung wird als eine Einspritzperiode eingestellt, welche einer Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, wenn die Verbrennungsfluktuationsrate am kleinsten wird (beispielsweise circa 5mm3/st).
  • Katalysatoraufwärmsteuerung unter Verwendung der Anziehungswirkung und deren Probleme
  • 5 ist eine Ansicht, welche die durch die Arbeitstakteinspritzung bewirkte Anziehungswirkung beschreibt. In einem oberen Abschnitt in 5 ist ein Zustand im Zylinder während des Entladungszeitraums des Elektrodenabschnitts und unmittelbar vor der Arbeitstakteinspritzung gezeigt. Wie in dem oberen Abschnitt gezeigt, wird während des Entladungszeitraums des Elektrodenabschnitts ein Flammenkern 36 aus einem Entladungsfunken 32 an der Zündkerze 28 und dem homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt. Das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch ist ein Gemisch des Kraftstoffstrahls aufgrund der Ansaugtakteinspritzung. Wie in dem oberen Abschnitt gezeigt, erstreckt sich der Entladungsfunken 32 in einer Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW. Zusätzlich strömt der Flammenkern 36 in der Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW.
  • In einem mittleren Abschnitt der 5 ist der Zustand im Zylinder unmittelbar nach der Arbeitstakteinspritzung gezeigt. Wie in dem mittleren Abschnitt gezeigt, bilden, wenn die Arbeitstakteinspritzung durchgeführt wird, die Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f aus dem Einspritzventil 26 um die Zündkerze 28 ein geschichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch 34 aus. Das geschichtete Luft-Kraftstoff-Gemisch 34 ist ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches eine höhere Kraftstoffkonzentration als das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch hat, welches um das geschichtete Luft-Kraftstoff-Gemisch 34 herum vorliegt. Um einen jeden der Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f wird jeweils ein Niederdruckbereich ausgebildet (Mitreißen). Dadurch werden der Entladungsfunken 32 und die Anfangsflamme 38, welche aus dem Flammenkern 36 erzeugt wird, zu dem nächstliegenden Kraftstoffstrahl hingezogen (genauer gesagt, zu dem Kraftstoffstrahl 26a). Infolgedessen wird die Anfangsflamme 38 durch eine Miteinbeziehung des Kraftstoffstrahls 26a vergrößert. In einem unteren Abschnitt der 5 ist der Zustand im Zylinder ein wenig nach dem in dem mittleren Abschnitt gezeigten Zustand im Zylinder gezeigt. Wie in dem unteren Abschnitt gezeigt, wird die Anfangsflamme 38 durch ein Miteinbeziehen des geschichteten Luft-Kraftstoff-Gemisches 34 in der Nähe des Kraftstoffstrahls 26a weiter vergrößert. Auf diese Weise kann aufgrund der Anziehwirkung durch die Arbeitstakteinspritzung die Verbrennung (im Folgenden auch als „anfängliche Verbrennung“ bezeichnet) zum Vergrößern der Anfangsflamme 38, welche aus dem homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt worden ist, stabilisiert werden.
  • Wenn eine Zündungsumgebung des Motors 10 aufgrund irgendwelcher Faktoren verändert wird und sich daher außerhalb eines erwünschten Bereichs befindet, kann ein Verbrennungszustand trotz der Anziehungswirkung durch die Arbeitstakteinspritzung instabil werden. Wenn beispielsweise der Grad bzw. das Vorspringmaß der Zündkerze 28 von dem Zylinderkopf 14 aufgrund eines Austauschens der Zündkerze 28 durch eine neue Zündkerze verändert wird, wird ein Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt und der äußeren Oberfläche des dem Entladungsfunken nächstliegenden Kraftstoffstrahls und somit der Anfangsflamme (das heißt, des Kraftstoffstrahls 26a) vergrößert. Wenn der Strahlwinkel aufgrund der Ansammlung von Ablagerungen an den Einspritzlöchern des Einspritzventils 24 verändert wird, tritt ein ähnliches Problem beim Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt und der äußeren Oberfläche des dem Entladungsfunken nächstliegenden Kraftstoffstrahls auf.
  • 6 ist eine Ansicht, welche ein Problem beschreibt, wenn der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des Kraftstoffstrahls 26a und dem Elektrodenabschnitt zunimmt. Die in einem oberen Abschnitt, im mittleren Abschnitt und einem unteren Abschnitt von 6 gezeigten Zustände im Zylinder entsprechen jeweils den in dem oberen Abschnitt, dem mittleren Abschnitt und dem unteren Abschnitt der 5 gezeigten Zuständen im Zylinder. Es wird darauf hingewiesen, dass der Zustand Im Zylinder eines jeden Abschnitts im Wesentlichen den gleichen Kurbelwinkel hat.
  • Der in dem oberen Abschnitt von 6 gezeigte Zustand Im Zylinder ist derselbe wie der mit Bezug auf den oberen Abschnitt von 5 beschriebene Zustand Im Zylinder. Im Gegensatz dazu ist, wie sich aus einem Vergleich der mittleren Abschnitte oder der unteren Abschnitte der 5 und 6 ergibt, der in 6 gezeigte Bereich der Anfangsflamme 38 schmäler als der in 5 gezeigte. Dies rührt daher her, dass die Anziehungswirkung aufgrund der Arbeitstakteinspritzung durch die Vergrößerung des vorstehend genannten Abstands abgeschwächt wird. Wenn die Anziehungswirkung abgeschwächt wird, nimmt die anfängliche Verbrennungsgeschwindigkeit ab. Eine derartige Geschwindigkeitsreduktion tritt in den Brennzyklen häufig auf, und daher nimmt die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen zu, wodurch die Motorleistung beeinflusst wird.
  • Eigenschaften der Katalysatoraufwärmsteuerung
  • Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform während der Katalysatoraufwärmsteuerung eine Bestimmung bezüglich der Veränderung der Zündungsumgebung durchgeführt. Wenn bestimmt worden ist, dass die Zündungsumgebung außerhalb eines erwünschten Bereichs liegt, wird der variable Ventilmechanismus derart gesteuert, dass das Wirbelverhältnis erhöht wird. 7 ist eine Ansicht, welche einen Verfahrensablauf der Katalysatoraufwärmsteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt. Die in einem oberen Abschnitt, einem mittleren Abschnitt und einem unteren Abschnitt der 7 gezeigten Zustände im Zylinder entsprechen jeweils den in dem oberen Abschnitt, dem mittleren Abschnitt und dem unteren Abschnitt der 6 gezeigten Zuständen im Zylinder. Es ist zu beachten, dass der Zustand im Zylinder eines jeden Abschnitts im Wesentlichen denselben Kurbelwinkel hat.
  • Wie sich aus einem Vergleich der 6 und 7 ergibt, ist die Wirbelströmung SW, welcher in einem jeden Abschnitt von 7 gezeigt ist, dicker dargestellt als die Wirbelströmung SW, welche in einem jeden Abschnitt der 6 gezeigt ist. Dies bedeutet, dass das Wirbelverhältnis der Wirbelströmung SW, welche in einem jeden Abschnitt der 7 gezeigt ist, höher als das der Wirbelströmung SW ist, welche in einem jeden der Abschnitte von 6 gezeigt ist. Wenn das Wirbelverhältnis hoch wird, bewegen sich der Entladungsfunken 32 und die Anfangsflamme 38 im Wesentlichen in der Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW. Ebenso bewegen sich die Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f größtenteils in der Strömungsrichtung, wenn das Wirbelverhältnis hoch wird.
  • Die Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f werden mit hohen Druck eingespritzt. Daher ist es im Vergleich zu dem Entladungsfunken 32 und der Anfangsflamme 38 schwer, die eingespritzten Kraftstoffstrahlen durch die Wirbelströmung SW mitzureißen. Demgemäß nähern sich, wenn das Wirbelverhältnis hoch wird, der Entladungsfunken 32 und die Anfangsflamme 38 dem nächsten Kraftstoffstrahl (dem Kraftstoffstrahl 26a) an. Das heißt, ein Abstand zwischen dem Entladungsfunken und dem nächsten Kraftstoffstrahl oder ein Abstand zwischen der Anfangsflamme und dem nächsten Kraftstoffstrahl wird verkürzt.
  • Daher werden, wie in dem mittleren Abschnitt von 7 gezeigt, der Entladungsfunken 32 und die Anfangsflamme 38 zu dem Kraftstoffstrahl 26a hingezogen und die Anfangsflamme 38 wird unter Miteinbeziehung des Kraftstoffstrahls 26a vergrößert. Weiterhin wird, wie in dem unteren Abschnitt von 7 gezeigt, die Anfangsflamme 38 unter Miteinbeziehung des umliegenden Kraftstoffstrahls (des Kraftstoffstrahls 26b) weiter vergrößert. Auf diese Weise kann, wenn das Wirbelverhältnis durch die Steuerung des variablen Ventilmechanismus erhöht wird, die Zündungsumgebung verbessert werden und es kann verhindert werden, dass die anfängliche Verbrennung instabil wird.
  • Ob die Zündungsumgebung außerhalb des erwünschten Bereichs liegt, wird auf der Grundlage einer SA-CA 10 bestimmt. Die SA-CA 10 ist als eine Kurbelwinkelperiode von einem Startpunkt der anfänglichen Verbrennung (Kurbelwinkel CA0), welcher nach einem Startpunkt des Zündungszeitpunkts (das heißt, dem Entladungsstartzeitpunkt am Elektrodenabschnitt) liegt, bis zu einem Verbrennungspunkt, bei welchem der verbrannte Massenanteil (MFB) 10% erreicht (Kurbelwinkel CA10), definiert. Es ist darauf hinzuweisen, dass der MFB basierend auf einem Ergebnis der Analyse von Zylinderinnendruckdaten erhalten wird, welche unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors 42 und des Kurbelwinkelsensor 44 erhalten werden, und SA-CA 10 basierend auf dem berechneten MFB berechnet wird. Ein Verfahren für das Berechnen des MFB basierend auf dem Analyseergebnis und ein Verfahren für das Berechnen der SA-CA10 basierend auf dem berechneten MFB sind im Detail beispielsweise in der Druckschrift JP 2015-094339 A und der Druckschrift JP 2015 - 098799 A beschrieben und daher wird bei der vorliegenden Beschreibung eine Beschreibung dieser Verfahren weggelassen.
  • Wie sich aus der Definition der SA-CA 10 ergibt, bedeutet die Tatsache, dass ein Wert der SA-CA 10 klein ist, dass eine Periode von einem MFB 0% bis zu einem MFB 10% kurz ist. Andererseits bedeutet es, wenn der Wert der SA-CA groß ist, dass die Periode von einem MFB 0% bis zu einem MFB 10% lang ist. 8 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Verbrennungsfluktuationsrate und der SA-CA 10 zeigt. Wie in 8 gezeigt, wird, wenn SA-CA 10 länger wird, die Verbrennungsfluktuationsrate größer und geht über einen zulässigen Bereich hinaus.
  • Bei der Katalysatoraufwärmsteuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bestimmt, dass die anfängliche Verbrennungsgeschwindigkeit langsam ist, wenn die berechnete tatsächliche SA-CA 10 (im Folgenden auch als „Ist-SA-CA 10“ bezeichnet) um eine vorbestimmte Kurbelwinkelperiode (beispielsweise 5°) oder mehr länger als die SA-CA 10 zu einem normalen Zeitpunkt ist. Es ist zu beachten, dass die SA-CA 10 zu dem normalen Zeitpunkt im Vorhinein durch eine Anpassung eingestellt wird.
  • Bestimmte Verarbeitung
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitung zeigt, welche eine ECU gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt. Die in 9 gezeigte Routine wird wiederholt während einer Periode durchgeführt, bei welcher ein Betriebsmodus (im Folgenden auch als „Katalysatoraufwärmmodus“ bezeichnet) ausgewählt ist, welcher die Katalysatoraufwärmsteuerung ausführt.
  • Bei dem in 9 gezeigten Verfahrensablauf wird zuerst bestimmt, ob die aktuelle SA-CA 10 um die vorbestimmte Kurbelwinkelperiode oder mehr länger als die SA-CA 10 zu dem normalen Zeitpunkt ist (Schritt S10). In dem Schritt S10 wird die aktuelle SA-CA 10 erfasst, welche separat in der ECU 40 berechnet worden ist, und die berechnete aktuelle SA-CA 10 wird mit der SA-CA 10 zu dem normalen Zeitpunkt verglichen. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S10 negativ ist, wird bestimmt, dass bei der Zündungsumgebung kein Problem vorliegt. In diesem Fall verlässt die ECU 40 diesen Verfahrensablauf.
  • Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis des Schritt S10 positiv ist, wird bestimmt, dass sich die Zündungsumgebung außerhalb des erwünschten Bereichs bewegt hat. Daher steuert in diesem Fall die ECU 40 den variablen Ventilmechanismus an (Schritt S12). Im Schritt S12 wird beispielsweise eines der zwei Einlassventile (das heißt, der in 1 gezeigten Einlassventile 16 und 18) in einen geschlossenen Zustand gesteuert, sodass die Differenz der Hubbeträge der zwei Einlassventile vergrößert wird. Alternativ dazu kann auch der Hubbetrag eines der Einlassventile derart verringert werden, dass die Differenz der Hubbeträge der zwei Einlassventile vergrößert wird. Alternativ dazu kann auch der Betriebswinkel eines der Einlassventile verändert werden, sodass die Differenz der Hubbeträge der zwei Einlassventile vergrößert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der in der 9 gezeigten Routine, während der Katalysatoraufwärmmodus ausgewählt ist, eine Veränderung der Zündungsumgebung basierend auf der Ist-SA-CA 10 bestimmt. Weiterhin wird gemäß der in 9 gezeigten Routine, wenn bestimmt worden ist, dass sich die Zündungsumgebung außerhalb eines erwünschten Bereichs bewegt hat, die Differenz der Hubbeträge der zwei Einlassventile vergrößert und daher das Wirbelverhältnis erhöht. Daher kann die Zündungsumgebung während des Katalysatoraufwärmmodus verbessert werden und es kann verhindert werden, dass die anfängliche Verbrennung instabil wird. Es ist zu beachten, dass bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einlassventile 16 und 18 dem „ersten Einlassventil“ und dem „zweiten Einlassventil“ der Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor entsprechen. Die Ansaugtakteinspritzung, welches während der Katalysatoraufwärmsteuerung durchgeführt wird, entspricht der „ersten Einspritzung“ der Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor. Die Arbeitstakteinspritzung, welches während der Katalysatoraufwärmsteuerung durchgeführt wird, entspricht der „zweiten Einspritzung“ der Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor.
  • Andere Ausführungsformen
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Veränderung der Zündungsumgebung unter Verwendung der SA-CA 10 bestimmt. Jedoch kann die Bestimmung anstatt unter Verwendung der SA-CA 10 auch unter Verwendung einer Veränderung bzw. Abweichung (einer Standardabweichung) von Gat 30 durchgeführt werden. Ein Rotor des Kurbelwinkelsensors 44 ist mit Zähnen ausgestattet, welche Intervalle von 30° haben. Der Kurbelwinkelsensor 44 ist dazu ausgelegt, jedes Mal ein Signal auszugeben, wenn sich die Kurbelwelle um 30° dreht. Der Gat 30 wird als eine Zeit zwischen den auszugebenden Signalen berechnet, das heißt als eine Zeit, welche erforderlich ist, die Kurbelwelle um 30° zu drehen.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitung zeigt, welche die ECU gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt. Bei der in 10 gezeigten Routine wird zuerst bestimmt, ob der Gat 30 einen Schwellenwert (einen eingestellten Wert) überschreitet (Schritt S20). Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S20 negativ ist, wird bestimmt, dass bei der Zündungsumgebung kein Problem vorliegt. Daher verlässt die ECU in diesem Fall die vorliegende Routine. Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis S20 positiv ist, wird bestimmt, dass sich die Zündungsumgebung außerhalb eines erwünschten Bereichs verändert hat. Daher steuert in diesem Fall die ECU den variablen Ventilmechanismus an (Schritt S22). Die Verarbeitung in Schritt S22 ist dieselbe wie die Verarbeitung in dem in 9 gezeigten Schritt S12.
  • Weiterhin ist die Erfindung nicht auf den Gat 30 und die SA-CA 10 beschränkt, und eine Zeit, welche erforderlich ist, die Kurbelwelle um 60° zu drehen (Gat 60), eine Kurbelwinkelperiode von dem Start der Zündungsperiode bis zu dem Punkt, an dem das MFB 5% erreicht (SA-CA 5), oder eine Kurbelwinkelperiode von dem Startzeitpunkt der Zündungsperiode bis zu dem Punkt, an dem das MFB 15% erreicht (SA-CA 15) kann verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben, kann ein beliebiger Parameter, welcher eine Korrelation mit der anfänglichen Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt, für eine Bestimmung hinsichtlich der Veränderung der Zündungsumgebung verwendet werden.
  • Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist in 1 ein Beispiel gezeigt, bei dem das Einspritzventil 24 Einspritzlöcher für die Einspritzung der Kraftstoffstrahlen 26a bis 26f hat. Jedoch sind verschiedene Abwandlungen bei den Einspritzlöchern des Einspritzventils 24 möglich.
  • 11 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 50 beschreibt, dessen Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, einen anderen Durchmesser als das des in 1 gezeigten Motors 10 hat. Wie die 1 zeigt auch die 11 die Bodenoberfläche eines Zylinderkopfs 14, bei einer Betrachtung von dem (nicht gezeigten) Kolben aus, welcher sich in dem Zylinder 12 hin-und-her-bewegt. Ein Merkmal des Motors 50 besteht darin, dass der Durchmesser des Einspritzloches für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a größer als der Durchmesser der Einspritzlöcher für die anderen Kraftstoffstrahlen 26b bis 26f ist. Wie vorstehend beschrieben, hat der nächste Kraftstoffstrahl 26a einen großen Einfluss auf die Anziehungswirkung auf den Entladungsfunken und die Anfangsflamme. Daher kann, wenn der Durchmesser des Einspritzloches für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a erhöht wird, die Anziehungswirkung verstärkt werden. Daher kann gemäß der Konfiguration des Motors 50 im Vergleich zu der Konfiguration des Motors 10 die Widerstandsfähigkeit der Zündungsumgebung gegenüber Veränderungen gestärkt werden.
  • 12 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 60 zeigt, dessen Einspritzloch zur Einspritzung des in 1 gezeigten Kraftstoffstrahls 26a in einer anderen Position angeordnet ist, als das des in 1 gezeigten Motors 10. Wie 1 zeigt 12 die Bodenoberfläche eines Zylinderkopfs 14 bei einer Betrachtung von dem (nicht gezeigten) Kolben aus, welcher sich in dem Zylinder 12 hin-und-her-bewegt. Ein Merkmal des Motors 60 ist es, dass die Erstreckungslinie La in der Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW, im Gegensatz zu der Erstreckungslinie La, welche in 1 gezeigt ist, stromaufwärts verschoben ist. Mit diesem Verschieben bzw. dieser Bewegung der Erstreckungslinie La wird eine Distanz zwischen dem Entladungsfunken und dem Einspritzventil 24 oder eine Distanz zwischen der Anfangsflamme und dem Einspritzventil 24 verkürzt. Daher kann gemäß der Konfiguration des Motors 60 die Anziehungswirkung verstärkt werden und daher kann die Widerstandsfähigkeit der Zündungsumgebung gegenüber Veränderungen verstärkt werden.
  • 13 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motors 70 beschreibt, dessen Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a, welcher in 1 gezeigt ist, eine von der des in 1 gezeigten Motors 10 unterschiedliche Anzahl hat. Wie die 1 zeigt auch die 13 die Bodenoberfläche eines Zylinderkopfs 14 bei einer Betrachtung von dem (nicht gezeigten) Kolben, welcher sich in dem Zylinder 12 hin-und-her-bewegt. Ein Merkmal des Motors 70 ist es, dass an der Spitze des Einspritzventils 24 fünf Einspritzlöcher vorgesehen sind. Wie sich aus einem Vergleich der 1 mit der 13 ergibt, gibt es in 13 kein Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26f. Jedoch ist das Einspritzloch für die Einspritzung des Kraftstoffstrahls 26a in 13 genauso wie in 1 ausgeformt. Daher tritt das Anziehen des Entladungsfunkens und der Anfangsflamme, wie es in 5 gezeigt ist, bei dem Motor 70 auf gleicher Weise auf. Auf diese Weise kann die Anzahl der Einspritzlöcher des Einspritzventils 24 verändert werden, so lange die Zündkerze 28 in der Einspritzrichtung des nächsten Kraftstoffstrahls, wie zum Beispiel des Kraftstoffstrahls 26a, stromabwärts vorgesehen ist.
  • Zusammenfassend wird bei der vorliegenden Erfindung, wenn bestimmt wird, dass die Zündungsumgebung außerhalb eines erwünschten Bereichs liegt, der variable Ventilmechanismus derart gesteuert, dass das Wirbelverhältnis zunimmt. Wenn das Wirbelverhältnis hoch wird, bewegen sich der Entladungsfunken und die Anfangsflamme im Wesentlichen in der Strömungsrichtung der Wirbelströmung SW und nähern sich dem nächsten Kraftstoffstrahl an. Daher werden der Entladungsfunken und die Anfangsflamme zu dem nächsten Kraftstoffstrahl hingezogen und die Anfangsflamme wird unter Miteinbeziehung des Kraftstoffstrahls vergrößert (siehe den mittleren Abschnitt von 7). Zudem wird die Anfangsflamme weiter durch ein Miteinbeziehen der umgebenen Kraftstoffstrahlen vergrößert (unterer Abschnitt der 7).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (3)

  1. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche dazu ausgelegt ist, den Verbrennungsmotor (10, 50, 60, 70) zu steuern, wobei der Verbrennungsmotor (10, 50, 60, 70) aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil (24), welches an einem oberen Abschnitt einer Brennkammer vorgesehen und dazu ausgelegt ist, Kraftstoff von mehreren Einspritzlöchern direkt in einen Zylinder (12) einzuspritzen; eine Zündkerze (28), welche an dem oberen Abschnitt der Brennkammer vorgesehen und dazu ausgelegt ist, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch (34) innerhalb des Zylinders (12) unter Verwendung eines Entladungsfunkens (32) zu zünden, wobei die Zündkerze (28) auf einer stromabwärtigen Seite relativ zu dem der Zündkerze (28) nächstliegenden Kraftstoffstrahl (26a) aus den von den mehreren Kraftstoffeinspritzlöchern eingespritzten Kraftstoffstrahlen (26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f) vorgesehen ist und wobei die Zündkerze (28) auf einer oberen Seite der Brennkammer relativ zu einer Konturoberfläche des nächstliegenden Kraftstoffstrahls (26a) vorgesehen ist; einem ersten Einlassventil (16) und einem zweiten Einlassventil (18), welche beide dazu ausgelegt sind, die Brennkammer zu öffnen und zu schließen; einem variablen Ventilmechanismus (30), welcher dazu ausgelegt ist, den Hubbetrag von dem ersten Einlassventil (16) und/oder dem zweiten Einlassventil (18) zu erhöhen oder zu verringern; und einem Abgasreinigungskatalysator, welcher dazu ausgelegt ist, Abgas aus der Brennkammer zu reinigen, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) dazu ausgelegt ist, die Zündkerze (28) und das Kraftstoffeinspritzventil (24) zur Aktivierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators zu steuern, wobei die Zündkerze (28) gesteuert wird, einen Entladungsfunken (32) während einer Zündungsperiode zu erzeugen, welche sich auf einer späten Seite des oberen Kompressionstotpunkts befindet, während das Einspritzventil (24) gesteuert wird, eine erste Einspritzung auf einer frühen Seite des oberen Kompressionstotpunkts und eine zweite Einspritzung auf einer späten Seite des oberen Kompressionstotpunkts auszuführen, welches mit zumindest einem Teil der Zündungsperiode überlappt, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) ferner dazu ausgelegt ist, den variablen Ventilmechanismus (30) zur Aktivierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators zu steuern, wobei der variable Ventilmechanismus (30) derart gesteuert wird, dass in der Brennkammer aufgrund einer Differenz in dem Hubbetrag zwischen dem ersten Einlassventil (16) und dem zweiten Einlassventil (18) eine Wirbelströmung (SW) erzeugt wird, und der variable Ventilmechanismus (30) derart gesteuert wird, dass, wenn bestimmt wird, dass ein für die Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen der Aktivierungssteuerung relevanter Parameter über einen Schwellenwert hinausgeht, die Differenz in dem Hubbetrag im Vergleich zu einem Fall vergrößert wird, in welchem bestimmt wird, dass der Parameter niedriger als der Schwellenwert ist.
  2. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der der Zündkerze (28) nächstliegende Kraftstoffstrahl (26a) von der Zündkerze (28) aus gesehen auf einer stromabwärtigen Seite relativ zu einer Strömungsrichtung der in der Brennkammer erzeugten Wirbelströmung (SW) eingespritzt wird.
  3. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Durchmesser eines Einspritzloches, welches dazu ausgelegt ist, den der Zündkerze (28) nächstliegenden Kraftstoffstrahl (26a) einzuspritzen, größer als ein beliebiger Durchmesser der anderen Einspritzlöcher ist, welche dazu ausgelegt sind, andere Kraftstoffstrahlen (26b, 26c, 26d, 26e, 26f) außer dem nächstliegenden Kraftstoffstrahl (26a) einzuspritzen.
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