DE112011101619T5 - Dieselmotor für Automobil, Steuervorrichtung und Steuerverfahren - Google Patents

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Abstract

Ein geometrisches Verdichtungsverhältnis eines Motorhauptkörpers 1 wird auf 15 oder weniger festgelegt. Die Einspritzsteuereinrichtung (ESG 40) führt eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts und eine vorausgehende Einspritzung vor der Haupteinspritzung in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite durch. Das Einspritzsteuermittel führt als die vorausgehende Einspritzung eine Piloteinspritzung zur Durchführen der Einspritzung zu einer Zeit durch, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays die Außenseite eines Hohlraums 31 auf einer oberen Fläche eines Kolbens erreicht, und eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung durch, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselmotor für Automobile und insbesondere einen Dieselmotor mit einem vergleichsweise niedrigen Verdichtungsverhältnis, bei dem das geometrische Verdichtungsverhältnis auf 15 oder weniger festgelegt ist.
  • Hintergrundtechnik
  • In Dieselmotoren, die in Automobilen installiert sind, wird während eines Motorzyklus zum Beispiel mit Blick auf die Verringerung der Menge an NOx und Ruß in dem Abgas, die Verringerung von Geräuschen und Schwingungen und die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und des Drehmoments eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen in jedem Zylinder ausgeführt. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2009-293383 (hier nachstehend Patentdokument 1) eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart, in der vor einer Haupteinspritzung für die Drehmomenterzeugung zwei Einspritzungen, nämlich eine Voreinspritzung zum Vormischen und eine Voreinspritzung zum Vorheizen, durchgeführt werden.
  • In Bezug auf die Festlegung der Einspritzzeit bei der Voreinspritzung zum Vormischen und der Voreinspritzung zum Vorheizen offenbart das Patentdokument 1 auch die Merkmale zur Bestimmung der Zeit, zu der eine Wärmeabgabemenge oder eine Wärmeabgaberate in einem Zylinder fällt, während die Einspritzzeit der Voreinspritzung zum Vorheizen in Richtung der Voreilseite in einem Zustand, in dem die Einspritzzeit der Haupteinspritzung fest ist, geändert wird, um dadurch einen Voreilwinkelgrenze der Voreinspritzung zum Vorheizen zu erhalten; und gleichzeitig der Bestimmung der Zeit, zu der die in dem Zylinder abgegebene Wärmemenge null wird, während die Einspritzzeit der Voreinspritzung zum Vormischen, in einem Zustand, in dem die Einspritzzeit der Haupteinspritzung fest ist, geändert wird, um dadurch die Nacheilwinkelgrenze der Voreinspritzung zum Vormischen zu erhalten.
  • In Dieselmotoren, die in Automobilen installiert sind, ist das NVH-(Noise Vibration Harshness = Geräusch- und Schwingungs-)Verhalten eine wichtige Überlegung in einem Bereich mit hoher Gebrauchshäufigkeit und einer Teillast auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite (niedrige Last bis mittlere Last). Insbesondere in dem mittleren Lastbereich innerhalb des vorstehenden Betriebsbereichs steigt die Wärmeabgaberate (oder Wärmeabgabegeschwindigkeit dQ/dq) in Begleitung einer Zunahme der Kraftstoffeinspritzmenge während der Hauptverbrennung, bei der der durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff verbrennt (Verbrennung, in der die Diffusionsverbrennung vorherrschend ist) abrupt an. Dies führt wahrscheinlich zu einer Zunahme des Verbrennungsgeräusches und einer Verschlechterung des NVH-Verhaltens, was alles problematisch ist.
  • Als eine Gegenmaßnahme bedingt die in dem vorstehend erwähnten Patentdokument offenbarte Technologie nur die Festlegung der Nacheilwinkelgrenze der Voreinspritzung zum Vormischen und der Voreilwinkelgrenze für die Voreinspritzung zum Vorheizen und scheitert dabei, die abrupten Zunahmen in der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung zu unterdrücken. Daher besteht ein Bedarf an Technologien, die eine aktive Steuerung der Verbrennungsbetriebsart in den Zylindern zulassen, um abrupte Zunahmen in der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung in einem vorgegebenen Lastbereich zu unterdrücken.
  • Referenzliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichungsnr. 2009-293383
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, das NVH-Verhalten durch Steuern einer Verbrennungsbetriebsart in einem Dieselmotor für Automobile, insbesondere in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite, zu verbessern.
  • Die Technologie, welche die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft, ist eine Technologie, die sich in einem weiten Sinne darauf konzentriert, die Steuerbarkeit einer Verbrennungsbetriebsart in einem Zylinder durch die Steuerung einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einem Dieselmotor mit einem vergleichsweise niedrigen Verdichtungsverhältnis, bei dem das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, und der ein Motor mit relativ schwierigen Zündbedingungen ist, zu verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abrupte Zunahme der Wärmeabgaberate zu vermeiden und folglich das NVH-Verhalten zu verbessern, indem eine Verbrennungsbetriebsart verlangsamt wird, insbesondere indem eine Hauptverbrennung verlangsamt wird, die eine Haupteinspritzung begleitet, indem geeignete Einspritzzeiten einer Piloteinspritzung und einer Voreinspritzung, die einer Haupteinspritzung, die in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts durchgeführt wird, vorausgehen, festgelegt werden.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ein Dieselmotor für Automobile, der umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird, und in dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als ein Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder gewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil, wobei das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchführt:
    eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts; und
    eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und
    wobei das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt:
    eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays die Außenseite eines Hohlraums erreicht, der in einer Oberseite des Kolbens versenkt ist, erreicht; und
    eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung von Kraftstoff, der durch die Piloteinspritzung eingespritzt wird, zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  • In dem vorstehenden Aufbau des Dieselmotors für Automobile, der ein Motor mit einem vergleichsweise niedrigen Verdichtungsverhältnis ist, bei dem das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, wird eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit durchgeführt, zu der der Motorhaupkörper warm ist, und es werden zwei Kraftstoffeinspritzungen, nämlich eine Piloteinspritzung und eine Voreinspritzung, zu vorgegebenen Zeiten in dem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung durchgeführt. Als ein Ergebnis wird eine Vorverbrennungszeitspanne unmittelbar vor der Hautverbrennung verkürzt, die Wärmeabgaberate zu dieser Zeitspanne wird vergleichsweise höher gemacht, und es wird auch möglich, die Hauptverbrennung durch das Verkürzen der Zündungsverzögerung durch die Hauptverbrennung zu verlangsamen. Als ein Ergebnis wird das Verbrennungsgeräusch verringert, und das NVH-Verhalten wird entsprechend verbessert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schemadiagramm, das den Aufbau eines Dieselmotors darstellt;
  • 2 ist ein Beispiel für ein Kennfeld einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart eines Einspritzers gemäß dem Zustand eines Dieselmotors;
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einer Vormischverbrennungsbetriebsart und ein Beispiel für einen Ablauf einer dazugehörigen Wärmeabgaberate darstellt;
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einer Diffusionsverbrennungsbetriebsart (dichte zwei Stufen) und ein Beispiel für einen Ablauf der dazu gehörigen Wärmeabgaberate darstellt;
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einer Diffusionsverbrennungsbetriebsart (drei Stufen) und ein Beispiel für einen Ablauf der dazu gehörigen Wärmeabgaberate darstellt;
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einer Diffusionsverbrennungsbetriebsart (entfernte zwei Stufen) und ein Beispiel für einen Ablauf der dazu gehörigen Wärmeabgaberate darstellt; und
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Arbeitsbeispiel (Beispiel) einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart und eines Ablaufs der Wärmeabgaberate in einer Diffusionsverbrennung (drei Stufen) darstellt und ein Arbeitsbeispiel (Vergleichsbeispiel) einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart und eines Ablaufs der Wärmeabgaberate in einem Fall darstellt, in dem keine Voreinspritzung ausgeführt wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ein Dieselmotor gemäß einer Ausführungsform wird nachstehend unter Bezug auf begleitende Zeichnungen beschrieben. Im Wesentlichen sind die nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen lediglich von veranschaulichender Art. 1 stellt ein Beispiel eines Motors A dar, wobei die Bezugsnummer 1 einen in einem Fahrzeug installierten Motorhauptkörper bezeichnet. Der Motorhauptkörper 1 ist ein Dieselmotor, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird, und hat mehrere Zylinder 2, 2, ... (in der Figur ist nur ein Zylinder dargestellt). Ein Kolben 3 ist als sich hin und her bewegender Einsatz in jeden Zylinder 2 eingepasst. Auf der OBerseite des Kolbens 3 ist ein Hohlraum 31 ausgebildet, der eine muldenartige Brennkammer 4 abgrenzt.
  • Auf dem Deckenabschnitt der Brennkammer 4 ist ein Einspritzer 5 (Kraftstoffeinspritzventil) angeordnet, so dass Hochdruckkraftstoff von einer Einspritzdüse an dem führenden Endabschnitt des Einspritzers 5 direkt in die Brennkammer 4 eingespritzt wird. Der Motorhauptkörper 1 ist als ein Motor mit einem vergleichsweise niedrigem Verdichtungsverhältnis, der ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von 15 oder weniger (aber nicht kleiner als 12) hat, aufgebaut. Wie nachstehend beschrieben, wird durch die Steuerung des Öffnens und Schließens eines Abgasventils 82 und durch die Steuerung von AGR-Ventilen 35, 45 in AGR-Durchgängen 34, 44 eine erhebliche Menge an AGR-Gas in den Zylinder 2 geleitet, um dadurch eine Vormischzündungsverbrennung (PCI-(Premixed Charge Compression Ignition) Verbrennung, d. h. Vormischladungsverdichtungszündung) zu ermöglichen.
  • Wenngleich in den Figuren nicht gezeigt, ist der Aufbau, durch den Kraftstoff an jeden Einspritzer 5 jedes Zylinders 2 zugeführt wird, ein sogenannter Common-Rail, der mit einer gemeinsamen Kraftstoffverteilungsleitung (Common-Rail) versehen ist, mit der jeder Einspritzer 5 verbunden ist. Als ein Ergebnis kann Kraftstoff während eines Motortakts mehrere Male in den Zylinder 2 eingespritzt werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Einspritzer 5 von einer Art sein, die ein eingebautes Steuerventil hat, so dass Kraftstoff durch Änderungen in dem Hub des Steuerventils entsprechend des Energiespeisungsstroms in dem Injektor 5 eingespritzt wird.
  • Ventiltriebe 71, 72, die jeweils das Einlassventil 81 und das Auslassventil 82 öffnen und schließen, sind auf der Oberseite des Motorhauptkörpers 1 angeordnet. Ein hydraulisch betätigter variabler Mechanismus (hier nachstehend VVM (Variable Valve Motion = variable Ventilbewegung), der durch die Bezugsnummer 72 bezeichnet ist), der die Betriebsart des Auslassventils 82 zwischen einer normalen Betriebsart und einer speziellen Betriebsart umschaltet, ist als ein Ventiltrieb 72 des Auslassventils 82 unter den Ventiltrieben 71, 72 des Einlassventils 81 und des Auslassventils 82 bereitgestellt.
  • Wenngleich ein detaillierter Aufbau des VVM 72 in den Figuren nicht gezeigt ist, umfasst der VVM 72 zwei Arten von Nocken mit verschiedenen Nockenprofilen, nämlich eine erste Nocke mit einer Nockennase, eine zweite Nocke mit zwei Nockennasen und einen Leerlaufmechanismus, der wahlweise den Betriebszustand entweder der ersten Nocke oder der zweiten Nocke an das Auslassventil 82 überträgt, so dass das Auslassventil 82, wenn der Betriebszustand der ersten Nocke an das Auslassventil 82 übertragen wird, in einer gewöhnlichen Betriebsart arbeitet, in der das Ventil sich nur einmal während des Ausstoßtakts öffnet; und das Ventil, wenn der Betriebszustand der zweiten Nocke an das Auslassventil 82 übertragen wird, arbeitet in einer speziellen Betriebsart, in der eine sogenannte Auslass-Doppelöffnung ausgeführt wird, in der sich das Ventil während des Ausstoßtakts öffnet und sich während des Einlasstakts öffnet.
  • Das Umschalten zwischen der gewöhnlichen Betriebsart und der speziellen Betriebsart in dem VVM 72 wird auf der Basis einer (nicht gezeigten) verbrennungsmotorbetriebenen Hydraulikpumpe durchgeführt. Wie nachstehend beschrieben, kann die spezielle Betriebsart während der Steuerung gemäß der internen AGR verwendet werden. Jeder Aufbau kann verwendet werden, solange ein internes AGR-Gas durch die Steuerung der Einlass/Auslassventile 81, 82 eingeleitet werden kann. Zum Beispiel kann ein elektromagnetisch betriebenes Ventilsystem verwendet werden, in dem die Einlass/Auslassventile 81, 82 von einem elektromagnetischen Aktuator angetrieben werden.
  • Ein Einlassdurchgang 16 zum Zuführen von Luft (neuer Luft), die durch ein (nicht gezeigtes) Luftfilter gereinigt wurde, an die Brennkammer 4 jedes Zylinders 2 ist mit einer Seitenfläche des Motorhauptkörpers 1 (rechte Seite in der Figur) verbunden. In dem Einlassdurchgang 16 sind der Reihe nach von der strömungsaufwärtigen Seite zu der strömungsabwärtigen Seite ein Einlassdrosselventil 22, das ein Schmetterlingsventil umfasst, ein Kompressor 20, der die Einlassluft komprimiert, indem er von einer nachstehend beschriebenen Turbine 27 angetrieben wird, ein Zwischenkühler 21, der die von dem Kompressor 20 komprimierte Einlassluft kühlt, und ein Zwischenkühler-(I/C-)Kanaldrosselventil 23, das ein Schmetterlingsventil umfasst, bereitgestellt.
  • Auf der entgegengesetzten Seite des Motorhauptkörpers 1 (linke Seite in der Figur) ist ein Auslassdurchgang 26 für den Auslass von Verbrennungsgas (Abgas) aus der jeweiligen Brennkammer 4 jedes Zylinders 2 angeschlossen.
  • Das strömungsaufwärtige Ende des Auslassdurchgangs 26 ist ein Auspuffkrümmer, der sich für jeden Zylinder 2 verzweigt und der mittels einer Auslassöffnung mit einer jeweiligen Brennkammer 4 in Verbindung steht. Eine Turbine 27, die sich nach Aufnahme der Auslassströmung dreht, und ein Dieseloxidationskatalysator 28 und ein DPF (Dieselpartikelfilter) 29, die fähig sind, gesundheitsschädliche Komponenten in dem Abgas zu reinigen, sind in dieser Reihenfolge von der strömungsaufwärtigen Seite zu der strömungsabwärtigen Seite an dem Auslassdurchgang 26 strömungsabwärtig von dem Auspuffkrümmer angeordnet. Der Oxidationskatalysator 28 und das DPF 29 sind in einem Gehäuse untergebracht.
  • Der Oxidationskatalysator 28 hat einen Oxidationskatalysator, der einen Katalysator aus Platin oder Platin mit zugesetztem Palladium hält. Der Oxidationskatalysator 28 beschleunigt die Oxidationsreaktionen von CO und HC in dem Abgas, als Ergebnis derer CO2 und H2O erzeugt werden. Das DPF 29 fängt Mikropartikel, wie etwa Ruß oder ähnliches, die in dem Abgas des Motorhauptkörpers 1 vorhanden sind, ein. Das DPF 29 kann mit einem Oxidationskatalysator überzogen sein.
  • Das strömungsauwärtige Ende eines ersten Abgasrückführungsdurchgangs (hier nachstehend erster AGR-Durchgang) 34 zur Rückführung eines Teils des Abgases in Richtung der Einlassseite, ist in einer derartigen Weise mit dem Auslassdurchgang 26 verbunden, dass der erste AGR-Durchgang 34 einer Stelle zugewandt, die weiter auf der abgasströmungsabwärtigen Seite als das DPF 29 ist, geöffnet ist.
  • Das strömungsabwärtige Ende des ersten AGR-Durchgangs 34 ist mit dem Einlassdurchgang 16 zwischen dem Einlassdrosselventil 22 und dem Kompressor 20 verbunden, wodurch ein Teil des aus dem Abgasdurchgang 26 entnommenen Abgases zu dem Einlassdurchgang 16 rückgeführt wird. Auf halbem Wege entlang des ersten AGR-Durchgangs 34 sind ein AGR-Kühler 37 zum Kühlen des Abgases, das durch das Innere des ersten AGR-Durchgangs 34 strömt, und ein Abgasrückführungsmengenregulierungsventil (hier nachstehend erstes AGR-Ventil) 35, dessen Öffnungsgrad reguliert werden kann, angeordnet.
  • Das strömungsauwärtige Ende eines zweiten Abgasrückführungsdurchgangs (hier nachstehend zweiter AGR-Durchgang) 44 ist mit dem Abgaskrümmer verbunden. Das strömungsabwärtige Ende des zweiten AGR-Durchgangs 44 ist mit dem Einlassdurchgang 16 strömungsabwärtig von dem Zwischenkühler 21 (I/C-Kanaldrosselventil 23) verbunden. Ein zweites Abgasrückführungsmengenmengenregulierungsventil (hier nachstehend zweites AGR-Ventil) 45, dessen Öffnungsgrad reguliert werden kann, ist auf halbem Weg in dem zweiten AGR-Durchgang 44 angeordnet. Der AGR-Kühler kann auf halbem Weg entlang des zweiten AGR-Durchgangs 44 eingefügt sein.
  • Der Einspritzer 5 ebenso wie der VVM 72, das Einlassdrosselventil 22, das I/C-Kanaldrosselventil 23, die ersten und zweiten AGR-Ventile 25, 45 und so weiter in dem angetriebenen Ventilsteuersystem werden nach Empfang von Steuersignalen von einer Steuereinheit (elektronisches Steuergerät, hier nachstehend ESG) 40 angetrieben.
  • Das ESG 40 besteht aus einem Mikroprozessor mit einer CPU, einem Speicher, einer Zähler-Zeitschaltergruppe, einer Schnittstelle und einem Weg, der die vorstehenden Einheiten verbindet. In das ESG 40 werden zum Beispiel Ausgangssignale von wenigstens einem Kurbelwinkelsensor 51, der den Drehwinkel einer Kurbelwelle des Motorhauptkörpers 1 erfasst, einem Einlassdrucksensor 52, der den Einlassdruckzustand erfasst, einem O2-Sensor 53, der die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst, einem Luftmengensensor 54, der den Durchsatz von Außenluft, die in den Motorhauptkörper 1 gesaugt wird, erfasst, einem Einlasstemperatursensor 55, der die Einlasstemperatur nach dem AGR-Gasmischen erfasst, und einem Gaspedaldruckdrückgrößensensor 56, der den Durchdrückgrad (Gaspedaldurchdrückgröße) eines nicht gezeigten Gaspedals erfasst, eingespeist.
  • Der Zustand des Motorhauptkörpers 1 und des Fahrzeugs wird durch Ausführen verschiedener Berechnungen auf der Basis der vorangehenden Signale eingeschätzt. Steuersignale werden gemäß dem auf diese Weise bestimmten Zustand an den Einspritzer 5, den VVM 72 und die verschiedenen Ventile 22, 23, 35, 45 des angetriebenen Ventilsystems ausgegeben. Das ESG 40 bildet ein Einspritzsteuermittel und ein AGR-Mengensteuermittel.
  • (Überblick über die Verbrennungssteuerung in dem Motor)
  • Die grundlegende Steuerung des Motorhauptkörpers 1 durch das ESG 40 bringt die Bestimmung eines Zieldrehmoments (einer Ziellast) hauptsächlich auf der Basis der Gaspedaldurchdrückgröße und zum Beispiel die Steuerung der Menge der Kraftstoffeinspritzung und der Einspritzzeiträume gemäß dem Zieldrehmoment durch die Steuerung des Betriebs des Einspitzers 5 mit sich. Der Rückführungsanteil von Abgas in den Zylinder 2 wird durch die Steuerung des Öffnungsgrads der Drosselventile 22, 23, der ersten und zweiten AGR-Ventile 34, 45 (externe AGR-Steuerung) und des VVM 71 (interne AGR-Steuerung) gesteuert.
  • 2 ist ein Kennfeld, das die Kraftstoffeinspritzbetriebsarten des Einspritzers 5 gemäß dem Motorzustand des Motors darstellt, wenn der Motorhauptkörper 1 warm ist. Wenn er warm ist, schaltet der Motorhauptkörper 1, wie in 2 dargestellt, gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast (tatsächliche Gesamteinspritzmenge von Kraftstoff) grob zwischen zwei Verbrennungsbetriebsarten, nämlich einer Vormischverbrennungsbetriebsart (Bereich A in der Figur) und einer Diffusionsverbrennungsbetriebsart (Bereiche B, C und D in der Figur) um.
  • In der Diffusionsverbrennungsbetriebsart wird im Wesentlichen Kraftstoff in den Zylinder 2 eingespritzt, wenn der Kolben 3 nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt (Haupteinspritzung) ist. Als ein Ergebnis finden die Kraftstoffeinspritzung durch den Einspritzer 5 und die Kraftstoffzündung parallel statt. In der Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dieser Ausführungsform wird vor einer Haupteinspritzung eine vorausgehende Einspritzung ausgeführt.
  • In der Vormischverbrennungsbetriebsart wird Kraftstoff zu einem frühen Zeitpunkt in dem Verdichtungstakt in den Zylinder 2 eingespritzt, und die Kraftstoffeinspritzung wird vor der Kraftstoffzündung beendet. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoff vor der Kraftstoffeinspritzung eine homogene Atmosphäre ergeben, und somit werden die unvollständige Kraftstoffverbrennung und die Bildung von Ruß durch ein vergleichsweise niedrigeres Gleichgewichtsverhältnis zwischen Kraftstoff und Luft unterdrückt. Die Vormischverbrennungsbetriebsart ist in Form des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen vorteilhaft, aber es ist erforderlich, dass etwas Zeit sichergestellt wird, um den Kraftstoff zu homogenisieren. Folglich wird die Vormischverbrennungsbetriebsart verwendet, wenn die Motorlast vergleichsweise niedrig ist und die Motordrehzahl ebenso vergleichsweise niedrig ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Diffusionsverbrennungsbetriebsart gemäß der Motorlast und der Motordrehzahl in drei Bereiche unterteilt. Die Kraftstoffeinspritzbetriebsart ist in den jeweiligen Bereichen unterschiedlich.
  • Insbesondere wird die Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich mit vergleichsweise hoher Last und vergleichsweise niedriger Drehzahl (Bereich links in dem Kennfeld von 2) derart festgelegt, dass sie dreimal in der Form einer Piloteinspritzung, einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung (Diffusionsverbrennungsbetriebsart (3 Stufen) in dem Bereich C) durchgeführt wird. In einem Bereich auf der Niederdrehzahlseite ohne den dreistufigen Bereich der Diffusionsverbrennungsbetriebsart C und den Bereich der Vormischverbrennungsbetriebsart A, wird die Kraftstoffeinspritzung derart festgelegt, dass sie zweimal in der Form einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung durchgeführt wird (Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich B (dichte zwei Stufen)). Hier nachstehend entspricht die niedrige Motordrehzahl einem Drehzahlbereich von 0 bis 1500 U/min, und die hohe Motordrehzahl entspricht einem Drehzahlbereich von 3000 bis 4500 U/Min, es sei denn, es ist anders angegeben.
  • In einem Bereich auf der Seite, auf der die Motordrehzahlen relativ hoch sind (Bereich auf der rechten Seite des Kennfelds von 2), oder einem Bereich mit höherer Last als die vorstehend erwähnten Bereiche B und C der Diffusionsverbrennungsbetriebsart, wird die Kraftstoffeinspritzung derart festgelegt, dass sie zweimal in der Form einer Piloteinspritzung und einer Haupteinspritzung durchgeführt wird (Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich D (entfernte zwei Stufen)).
  • In den Bereichen A, B, C mit relativ niedriger Last bewirkt insbesondere die Steuerung durch den VVM 72, dass eine vergleichsweise große Menge an internem AGR-Gas in den Zylinder 2 eingeleitet wird, wodurch die Abgasemission verbessert wird. Die Kraftstoffentzündbarkeit in dem Zylinder 2 kann in diesem Betriebsbereichen beeinträchtigt werden, da die große Menge an internem AGR-Gas, die eingeleitet wird, mit der Tatsache verbunden ist, dass es, wie vorstehend beschrieben, ein niedriges Verdichtungsverhältnis in dem Motorhauptkörper 1 gibt.
  • Die Kraftstoffeinspritzbetriebsarten gemäß jeder Verbrennungsbetriebsart werden nachstehend unter Bezug auf 3 bis 6 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzbetriebsart und die Wärmeabgaberate, die in 3 bis 6 dargestellt sind, zeigen in Vergleichen zwischen den Figuren nicht notwendigerweise die relativen Größen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Wärmeabgaberate an.
  • Erstens stellt 3 ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart (Oberseite der Figur) in dem Vormischverbrennungsbereich A und den sich ergebenden Verlauf der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 2 (Unterseite der Figur) dar. In dem Vormischverbrennungsbereich A werden, wie vorstehend beschrieben, drei Kraftstoffeinspritzungen, die um vorgegebene Zeitintervalle voneinander beabstandet sind, in einem Verdichtungstakt (vor dem oberen Verdichtungstotpunkt) eingespritzt, so dass die Kraftstoffmenge, die zu einem relativ frühen Zeitpunkt eingespritzt wird, relativ groß ist, und die Kraftstoffeinspritzmenge, die zu einem relativ späten Zeitpunkt eingespritzt wird, relativ klein ist.
  • Dies wird getan, um die Vormischfähigkeit des Kraftstoffs durch die frühe Einspritzung von so viel Kraftstoff wie möglich zu erhöhen. Die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen in dem Bereich der Vormischverbrennungsbetriebsart A ist nicht auf drei beschränkt und kann beliebig festgelegt werden. Der auf diese Weise eingespritzte Kraftstoff verbrennt durch die Selbstzündung in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts in einem Zustand, in dem Kraftstoff gründlich mit Luft vermischt ist (PCI-Verbrennung). Eine derartige Vormischverbrennungsbetriebsart ist im Sinne des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen in einem Bereich niedriger Motorlast und niedriger Motordrehzahl vorteilhaft.
  • 4 stellt ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einem Bereich der zweistufigen Diffusionsverbrennungsbetriebsart B (Oberseite der Figur) und einen sich ergebenden Verlauf der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 2 (Unterseite der Figur) dar. Wie vorstehend beschrieben, werden in dem Bereich B zwei Kraftstoffeinspritzungen, eine Haupteinspritzung nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt und eine Voreinspritzung unmittelbar vor der Haupteinspritzung, ausgeführt. Hier sind die Einspritzzeitintervalle der Haupteinspritzung und der Voreinspritzung (vorausgehende Einspritzung) relativ nahe beieinander, und folglich wird die Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich B als eine dichte zweistufige Diffusionsverbrennungsbetriebsart bezeichnet.
  • Die Voreinspritzung ist eine Einspritzung zur Verringerung des Verbrennungsgeräusches durch Unterdrücken einer abrupten Zunahme in der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung, die die Haupteinspritzung begleitet. Indem sie unmittelbar vor dem oberen Verdichtungstotpunkt stattfindet, erreicht im Wesentlichen die Gesamtheit des Kraftstoffsprays der Voreinspritzung den Hohlraum 31 an der Oberseite des Kolbens 3. Die Temperatur in dem Zylinder 2 steigt als ein Ergebnis des Beginns der Vorverbrennung, welche die Voreinspritzung begleitet, und die Zündungsverzögerung zu der Zeit, zu der die Haupteinspritzung ausgeführt wird, wird verkürzt. Diese Verkürzung der Zündungsverzögerung der Haupteinspritzung verlangsamt die Hauptverbrennung und trägt dadurch dazu bei, eine abrupte Zunahme in der Wärmeabgaberate zu unterdrücken. Als ein Ergebnis kann das Verbrennungsgeräusch verringert werden.
  • 5 stellt ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einem Bereich der dreistufigen Diffusionsverbrennungsbetriebsart C (Oberseite der Figur) und den sich ergebenden Verlauf der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 2 (Unterseite der Figur) dar. Drei Kraftstoffeinspritzungen werden, wie vorstehend beschrieben, in dem Bereich C ausgeführt, nämlich eine Haupteinspritzung nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt, eine Voreinspritzung unmittelbar vor der Haupteinspritzung und eine Piloteinspritzung, die durch ein Intervall von dem Voreinspritzzeitpunkt getrennt ist, in der späteren Hälfte des Verdichtungstakts.
  • Die Piloteinspritzung erhöht die Kraftstoffvormischfähigkeit, indem sie in der späteren Hälfte des Verdichtungstakts, von dem oberen Totpunkt entfernt, ausgeführt wird. Auch kommt wenigstens ein Teil des eingespritzten Kraftstoffsprays außerhalb des Hohlraums 31 des Kolbens 3 an, wodurch das Kraftstoffspray mit Luft in dem Zylinder außerhalb des Hohlraums 31 vermischt werden kann. Die Luftnutzung wird als ein Ergebnis verbessert.
  • Auch wird die Voreinspritzung zu einer Zeit ausgeführt, so dass, wie vorstehend beschrieben, im Wesentlichen das gesamte Kraftstoffspray in den Hohlraum 31 gelangt. Diese Zeit kann mit der Zeit überlappen, zu der der durch die Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoff sich durch die Verdichtung in dem Zylinder 2 selbst entzündet.
  • Indem die Voreinspritzung durchgeführt wird, wird die Selbstzündung des vorgemischten Gases zu dieser Zeit unterdrückt, indem die Temperatur des vorgemischten Gases in dem Zylinder 2 wegen der latenten Verdampfungswärme des durch die Voreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs verringert wird und/oder indem seine Strömung in dem Zylinder 2, die die Kraftstoffeinspritzung begleitet, verstärkt wird. Das heißt, die Voreinspritzung lässt die Verlängerung der Zündungsverzögerung der Piloteinspritzung zu.
  • Folglich erfahren der Kraftstoff, der durch die Voreinspritzung eingespritzt wurde, und der Kraftstoff, der durch die Piloteinspritzung eingespritzt wurde, unmittelbar vor der Hauptverbrennung, die die Haupteinspritzung begleitet, eine Vorverbrennung. Jedoch wird die Vorverbrennung in einer derartigen Weise ausgeführt, dass die Kraftstoffvormischung durch die Piloteinspritzung, wie vorstehend beschrieben, hinreichend vorrückt, und der durch die Voreinspritzung eingespritzte Kraftstoff wird zu der Atmosphäre hinzugefügt, die den vorgezogenen vorgemischten Kraftstoff darin hat. Als ein Ergebnis kann die Verbrennungszeitspanne vergleichsweise kürzer und die Wärmeabgaberate vergleichsweise höher gemacht werden
  • Das Innere des Zylinders 2 wird durch die Verkürzung der Verbrennungszeitspanne der Vorverbrennung unmittelbar vor der Hauptverbrennung und durch die Erhöhung der Wärmeabgaberate in einen problemlos entzündbaren Zustand gebracht. Die Zündungsverzögerung des Kraftstoffs, der durch die Ausführung der Haupteinspritzung eingespritzt wird, wird als ein Ergebnis verkürzt. Dies lässt die Verlangsamung der Hauptverbrennung und die Vermeidung abrupter Zunahmen der Wärmeabgaberate zu, was im Hinblick auf die Verringerung des Verbrennungsgeräuschs vorteilhaft ist.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Verkürzung der Zündungsverzögerung von Kraftstoff durch die Haupteinspritzung wird die Wärmeabgaberate in der Vorverbrennung vorzugsweise vergleichsweise hoch festgelegt. Jedoch kann eine übermäßig hohe Wärmeabgaberate in der Vorverbrennung das Problem von Verbrennungsgeräuschen während der Vorverbrennung zur Folge haben. Daher ist die Wärmeabgaberate vorzugsweise beschränkt, so dass sie nicht höher als eine vorgegebene Wärmeabgaberate ist. Folglich werden die Kraftstoffeinspritzmengen und die Einspritzzeiten der Piloteinspritzung und Voreinspritzung vorzugsweise derart festgelegt, dass eine hohe Wärmeabgaberate innerhalb eines Bereichs erreicht wird, der eine begrenzte Wärmeabgaberate erfüllt.
  • Ein Vergleich zwischen der Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich B und der Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich C zeigt, dass in dem Bereich B nur die Voreinspritzung als die vorausgehende Einspritzung vor der Haupteinspritzung ausgeführt wird, während in dem Bereich C sowohl die Piloteinspritzung als auch die Voreinspritzung als vorausgehende Einspritzungen vor der Haupteinspritzung ausgeführt werden.
  • Dies liegt daran, dass der Bereich C ein Bereich mit relativ hoher Last und auch ein Bereich, in dem durch die vergrößerte Kraftstoffeinspritzmenge in der Haupteinspritzung Verbrennungsgeräusche wahrscheinlich wesentlich sind, ist, während im Gegensatz dazu der Bereich B ein Bereich mit relativ niedriger Last ist, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge in der Haupteinspritzung relativ klein ist, so dass das Verbrennungsgeräusch nicht so wesentlich ist.
  • Auch ist der Bereich C ein Bereich mit hoher Verwendungshäufigkeit durch den Motorhauptkörper 1, und insbesondere ein Bereich, in dem das NVH-Verhalten wahrscheinlich problematisch ist. Daher werden Verbrennungsgeräusche in dem Bereich C zuverlässig verringert. Abrupte Zunahmen der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung werden in dem Bereich B unterdrückt, indem einfach sowohl die Piloteinspritzung als auch die Voreinspritzung in dem Bereich C, aber nur die Voreinspritzung in dem Bereich B durchgeführt werden. Dadurch können Verbrennungsgeräusche auf einen unproblematischen Pegel verringert werden. Die Kraftstoffverbrauchsleistung kann als ein Ergebnis des Weglassens der Piloteinspritzung verbessert werden.
  • 6 stellt ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart in einem Bereich D der Kraftstoffverbrennungsbetriebsart (Oberseite der Figur) und einen sich ergebenden Verlauf der Wärmeabgaberate in dem Zylinder (Unterseite der Figur) dar. Wie vorstehend beschrieben, werden in dem Bereich D der Diffusionsverbrennungsbetriebsart zwei Einspritzungen, nämlich eine Piloteinspritzung und eine Haupteinspritzung nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt, ausgeführt.
  • Hier sind die Einspritzzeitintervalle der Haupteinspritzung und der Piloteinspritzung (vorausgehende Einspritzung) relativ entfernt voneinander und folglich wird die Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich D als eine entfernte zweistufige Diffusionsverbrennungsbetriebsart bezeichnet.
  • Ein Vergleich zwischen der Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich D und der Diffusionsverbrennungsbetriebsart in dem Bereich C zeigt, dass in dem Bereich D nur die Piloteinspritzung als die vorausgehende Einspritzung vor der Haupteinspritzung ausgeführt wird, während in dem Bereich C, wie vorstehend beschrieben, sowohl die Piloteinspritzung als auch die Voreinspritzung ausgeführt werden.
  • Das liegt daran, dass in dem Bereich D ein relativ hohes Drehmoment erforderlich ist, und folglich die Drehmomentleistung gegenüber dem NVH-Verhalten Vorrang hat. in dem Bereich D wird wegen der Piloteinspritzung insbesondere ein Teil des Kraftstoffsprays in den Hohlraum 31 des Kolbens 3 gebracht, als ein Ergebnis dessen die Luftnutzung verbessert wird und die Vormischfähigkeit verbessert wird. Dies ist vorteilhaft für die Erhöhung des Drehmoments in diesem Betriebsbereich, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge relativ größer ist.
  • Die Wirkung der Verringerung des Verbrennungsgeräuschs in dem Bereich C der dreistufigen Diffusionsverbrennungsbetriebsart wird als nächstes unter Bezug auf 7 erklärt.
  • 7 ist ein Diagramm eines Vergleichs zwischen dem Verlauf der Änderung der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 2 in einem Fall, in dem sowohl die Piloteinspritzung als auch die Voreinspritzung als eine vorausgehende Einspritzung vor der Haupteinspritzung ausgeführt werden (Beispiel, durchgezogene Linie in der Figur), wie in dem vorstehend beschriebenen Bereich C der Diffusionsverbrennungsbetriebsart, und dem Verlauf der Änderung der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 2 in einem Fall, in dem nur die Piloteinspritzung, aber keine Voreinspritzung, als eine vorausgehende Einspritzung durchgeführt wird (Vergleichsbeispiel, gestrichelte Linie in der Figur). Die obere Kurve in 7 bezeichnet den Verlauf der Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Beispiel durch den Hub des Steuerventils in dem Einspritzer dargestellt werden kann.
  • Das geometrische Verdichtungsverhältnis wird auf 14 und die AGR-Rate auf 40% festgelegt. Der AGR-Rate ist hier als (Konzentration (%) von CO2 in der Einlassdurchgangskonzentration (%) von CO2 in der Atmosphäre/Konzentration (%) von CO2 in der Abgaskonzentration (%) von CO2 in der Atmosphäre) definiert.
  • Wenn die Piloteinspritzung ausgeführt wird, aber die Voreinspritzung nicht, zündet der durch die Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoff von selbst und die Vorverbrennung beginnt zu einem Zeitpunkt, der ziemlich früher als die Haupteinspritzung liegt, wie durch die gestrichelte Linie in der Figur angezeigt. Die Vorverbrennung vor der Hauptverbrennung zeigt dadurch eine längere Verbrennungszeitspanne und eine niedrigere Wärmeabgaberate. Als ein Ergebnis zeigt die Wärmeabgaberate in der Hauptverbrennung eine abrupte Zunahme, und die Verbrennungsgeräusche verschlechtern sich. Dies kann der längeren Zündungsverzögerung des Kraftstoffs durch die Haupteinspritzung zugeschrieben werden.
  • Im Gegensatz dazu wird die Selbstzündung durch Durchführen der Piloteinspritzung und durch Durchführen der Voreinspritzung zu einer Zeit, so dass der durch die Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoff selbstzünden kann, unterdrückt. Die Zündungsverzögerung wird somit bis zu einer Zeit unmittelbar vor der Hauptverbrennung verlängert.
  • Folglich verbrennen der Kraftstoff mit durch die Piloteinspritzung vorgezogene Vormischung und der durch die Voreinspritzung zugefügte Kraftstoff während der Vorverbrennung unmittelbar vor der Hauptverbrennung. Als ein Ergebnis wird die Verbrennungszeitspanne verkürzt und die Wärmeabgaberate wird vergleichsweise höher.
  • In dem Wärmeabgaberatenverlauf des vorliegenden Beispiels steigt die Spitze der Vorverbrennung und fällt dann zeitweise ab, woraufhin die Spitze der Hauptverbrennung steigt. Abrupte Zunahmen in der Wärmeabgaberate werden unterdrückt (die Neigung der durchgezogenen Linie in 7 ist weniger steil als die Neigung der gestrichelten Linie), und Verbrennungsgeräusche werden dadurch verringert. Dies kann der kürzeren Zündungsverzögerung des Kraftstoffs durch die Haupteinspritzung und der langsameren Hauptverbrennung zugeschrieben werden, die als ein Ergebnis einer kürzeren Verbrennungszeitspanne und einer höheren Wärmeabgaberate in der Vorverbrennung herbeigeführt werden.
  • Insbesondere die Zeit der Haupteinspritzung wird in einer derartigen Weise festgelegt, dass die Zeit der Spitze der Wärmeabgaberate durch die Hauptverbrennung im Wesentlichen der MBT (Zümdungszeitpunkt für maximales Drehmoment) ist, mit anderen Worten in einer derartigen Weise, dass die Scheitel der Spitzen der Wärmeabgaberate durch die Hauptverbrennung sowohl für das Vergleichsbeispiel als auch das Beispiel zusammenfallen. Die Verkürzung der Zündungsverzögerung von Kraftstoff durch die Haupteinspritzung trägt dazu bei, dass die Hauptverbrennungsspitze dazu gebracht wird, früh und mit einem sanften Anstieg anzusteigen.
  • Folglich werden sowohl die Piloteinspritzung als auch die Voreinspritzung als vorausgehende Einspritzungen vor der Haupteinspritzung zu einer passenden Zeit in einem Teillastbereich in einem relativ niedrigen Drehzahlbereich (Bereich C) ausgeführt, in dem wegen des Verdichtungsverhältnisses, das ein vergleichsweise niedriges Verdichtungsverhältnis von 15 oder weniger ist, und wegen der großen Menge an AGR-Gas, das eingeleitet wird, schwierige Verbrennungsbedingungen in dem Zylinder 2 in dem Dieselmotor A angenommen werden. Als ein Ergebnis wird die Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs verkürzt und abrupte Zunahmen in der Wärmeabgaberate durch die Hauptverbrennung werden dadurch unterdrückt.
  • Die Verbrennungsgeräusche werden als ein Ergebnis verringert. Der Bereich C ist insbesondere ein regelmäßig verwendeter Bereich mit einer sogenannten hohen Verwendungshäufigkeit. Daher ist die Verringerung des Verbrennungsgeräusches vorteilhaft für die Verbesserung des NVH-Verhaltens des Motorhauptkörpers 1.
  • Auch wenn die Piloteinspritzung als die vorausgehende Einspritzung in dem Bereich B, der benachbart zu dem Bereich C auf der niedrigen Lastseite ist, als die Voreinspritzung verboten ist und nur die Voreinspritzung ausgeführt wird, ist sie im Sinne des Kraftstoffverbrauchs vorteilhaft, während ein Abfall des NVH-Verhaltens vermieden wird. Indessen kann die Drehmomentleistung verbessert werden, indem die Voreinspritzung als eine vorausgehende Einspritzung verboten wird und in dem Bereich D, in dem das NVH kein erhebliches Problem ist, und der ein Bereich benachbart zu dem Bereich C auf der Hochlastseite oder ein Bereich auf der Seite der relativ hohen Motordrehzahl ist, nur die Piloteinspritzung ausgeführt wird.
  • Die Durchführung der PCI-Verbrennung in dem Bereich A, der weiter auf der Niederlastseite als der Bereich B ist, ist im Sinne des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen vorteilhaft. In dem Bereich A kann die Haupteinspritzung nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt für die Diffusionsverbrennung durchgeführt werden. In diesem Fall wird der Kraftstoffeinspritzanteil der vorausgehenden Einspritzung in dem Verdichtungstakt vorzugsweise relativ hoch festgelegt.
  • Überblick der Erfindung der vorliegenden Anmeldung:
  • Die Technologie, die sich auf die Erfindung der vorliegenden Anmeldung bezieht, fokussiert sich in einem weiten Sinn auf die Erhöhung der Steuerbarkeit einer Verbrennungsbetriebsart in einem Zylinder durch die Steuerung einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart in Dieselmotoren mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis, in dem das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, die Motoren mit relativ schwierigen Zündbedingungen sind. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, abrupte Zunahmen in der Wärmeabgaberate zu vermeiden und folglich das NVH-Verhalten zu verbessern, indem eine Verbrennungsbetriebsart verlangsamt wird, insbesondere indem eine Hauptverbrennung, die die Haupteinspritzung begleitet, durch die Festlegung von geeigneten Einspritzzeiten einer Piloteinspritzung und einer Voreinspritzung, die einer Haupteinspritzung vorausgehen, die in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts durchgeführt wird, verlangsamt wird.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Anmeldung ein Dieselmotor für Automobile, der umfasst: einen Hauptmotorkörper, der in einem Automobil installiert ist, in den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird und in dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder gewandt angeordnet ist und das den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil, wobei das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchführt:
    eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt; und
    eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und
    wobei das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt:
    eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays das Äußere eines in der Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums erreicht; und
    eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des Kraftstoffs, der durch die Piloteinspritzung eingespritzt wird, zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  • In dem vorstehenden Aufbau des Dieselmotors für Automobile, der ein Motor mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis ist, in dem das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, wird eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe eines oberen Verdichtungstotpunkts durchgeführt, und es werden zwei Kraftstoffeinspritzungen, nämlich eine Piloteinspritzung und eine Voreinspritzung, zu vorgegebenen Zeiten in dem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung in einem spezifischen Bereich mit vorgegebener Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit durchgeführt, wenn der Motorhauptkörper warm ist. Als ein Ergebnis wird eine Vorverbrennungszeitspanne unmittelbar vor der Hauptverbrennung verkürzt, die Wärmeabgaberate zu dieser Zeitspanne wird vergleichsweise höher gemacht, und es wird auch möglich, die Hauptverbrennung zu verlangsamen, indem die Zündungsverzögerung durch die Haupteinspritzung verkürzt wird. Als ein Ergebnis werden Verbrennungsgeräusche verringert und das NVH-Verhalten wird entsprechend verbessert.
  • Insbesondere umfasst der hier offenbarte Dieselmotor: einen Motorkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird und bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als ein Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, 15 oder weniger ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder gewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil.
  • Das Einspritzsteuermittel führt in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorkörper warm ist, durch: eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt; und eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und das Einspritzsteuermittel führt als die vorausgehende Einspritzung durch: eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays nach außerhalb eines in einer Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums gelangt; und eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verzögern. Hier kann das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motorhauptkörpers zum Beispiel auf einen Bereich von 12 bis 15 festgelegt werden.
  • In einem derartigen Aufbau werden eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts und eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, und in einem spezifischen vorbestimmten Lastbereich, zum Beispiel in einem mittleren Lastbereich, in einem Fall, in dem der Betriebsbereich des Motors in drei Lastbereiche, nämlich niedrig, mittel und hoch, unterteilt ist, durchgeführt, wobei der niedrige Lastbereich 0 bis 1/3 WOT entspricht, der mittlere Lastbereich 1/3 bis 2/3 WOT entspricht und der hohe Lastbereich 2/3 bis 3/3 WOT entspricht. Bitte beachten Sie, dass „WOT„ – für weit geöffnete Drossel – (100% Öffnung der Drossel) steht. Als die vorausgehende Einspritzung werden zwei Kraftstoffeinspritzungen, d. h. eine Piloteinspritzung und eine Voreinspritzung ausgeführt. Die Piloteinspritzung ist aus den Vorstehenden eine Kraftstoffeinspritzung, bei der die Einspritzung zu einer frühen Zeit erfolgt, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays nach außerhalb des Hohlraums des Kolbens gelangt (mit anderen Worten erreicht nicht das gesamte Kraftstoffspray den Hohlraum), und das Kraftstoffspray kann mit Luft in dem Zylinder außerhalb des Hohlraums vermischt werden. Sowohl die Luftnutzung als auch die Kraftstoffvormischfähigkeit werden als ein Ergebnis verbessert.
  • Im Gegensatz dazu ist die Voreinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung, bei der Kraftstoff nach der Piloteinspritzung, aber vor der Haupteinspritzung eingespritzt wird. Die Voreinspritzungszeit kann eine Zeit sein, zu der im Wesentlichen das gesamte Kraftstoffspray den Hohlraum erreicht hat. Eine bevorzugte Voreinspritzzeit überlappt sich mit einer Zeit, so dass der durch die Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoff sich begleitend zu der Verdichtung in dem Zylinder entzünden kann. Dies unterdrückt zu dieser Zeit die Zündung von Kraftstoff, der durch die Piloteinspritzung eingespritzt wird, indem die Temperatur des vorgemischten Gases wegen der latenten Verdampfungswärme des durch die Voreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs und/oder durch die Verstärkung seiner Strömung in dem Zylinder, die die Kraftstoffeinspritzung begleitet, gesenkt wird. Das heißt, die Voreinspritzung ist eine Einspritzung zur Verlängerung der Zündungsverzögerung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs.
  • Der durch die Voreinspritzung eingespritzte Kraftstoff verbrennt (Vorverbrennung) unmittelbar vor der Hauptverbrennung zusammen mit dem durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoff. In dieser Vorverbrennung wird der vorhandene Kraftstoff mit vorgezogener Vormischung wegen der Piloteinspritzung mit der zusätzlichen Einspritzung von Kraftstoff durch die Voreinspritzung kombiniert. Dadurch kann die Verbrennungszeitspanne kürzer und die Wärmeabgaberate vergleichsweise höher gemacht werden. In der Vorverbrennung mit derartigen Eigenschaften kann die Entzündbarkeit durch einen ausreichenden Anstieg der Temperatur im Inneren des Zylinders zu der Zeit, zu der die Haupteinspritzung durchgeführt wird, auf einem geeignet hohen Zustand gehalten werden. Daher wird die Zündungsverzögerung des Kraftstoffs durch die Haupteinspritzung verkürzt, wodurch die Hauptverbrennung verlangsamt werden kann. Das heißt, Verbrennungsgeräusche können durch die Unterdrückung von abrupten Zunahmen in der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung verringert werden. Die Voreinspritzung ist eine Einspritzung, um in Kombination mit der Piloteinspritzung die Zündungsverzögerung in der Haupteinspritzung zu verkürzen.
  • Der vorstehend beschriebene Dieselmotor ist ein Dieselmotor mit einem vergleichsweise niedrigen Verdichtungsverhältnis, wobei das geometrische Verdichtungsverhältnis auf 15 oder weniger festgelegt ist. Daher kann die Verbrennungsbetriebsart der Vorverbrennung durch Steuern der Zeiten der Piloteinspritzung und der Voreinspritzung gesteuert werden. Die Verbrennungsbetriebsart der Hauptverbrennung wird ebenfalls gesteuert, was in Sinne der Verringerung von Verbrennungsgeräuschen und der Verbesserung des NVH-Verhaltens vorteilhaft ist.
  • Der Dieselmotor kann ferner ein AGR-Mengensteuermittel zum Einstellen einer AGR-Gasmenge in dem Zylinder umfassen, wobei das AGR-Mengensteuermittel das AGR-Gas wenigstens in dem spezifischen Bereich in den Zylinder einleitet.
  • Die Entzündbarkeit in dem Zylinder verschlechtert sich durch die Einleitung von AGR-Gas in den Zylinder in dem spezifischen Bereich, verbunden mit der Tatsache, dass das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist. Im Gegensatz dazu wird die Steuerbarkeit der Verbrennungsbetriebsart der Vorverbrennung und der Hauptverbrennung durch die Steuerung der Piloteinspritzung und der Voreinspritzung verbessert. Das heißt, der vorstehende Aufbau kann im Hinblick auf die Verringerung des Verbrennungsgeräuschs und die Verbesserung des NVH-Verhaltens immer noch vorteilhafter sein.
  • Das AGR-Steuermittel kann eine interne AGR-Gasmenge durch Steuern eines Betriebs eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils in dem Motorhauptkörper einstellen. Während des Einlasstakts wird zum Beispiel eine sogenannte Auslassdoppelöffnung durchgeführt, in der das Auslassventil wieder geöffnet wird, als ein Ergebnis deren eine große Menge an AGR-Gas in den Zylinder eingeleitet wird und die Genauigkeit der Steuerung der vorstehend beschriebenen Verbrennungsbetriebsart weiter verbessert werden kann.
  • Das Einspritzsteuermittel kann die Piloteinspritzung, die als die vorausgehende Einspritzung dient, unterbinden und kann in einem zweiten spezifischen Bereich benachbart zu dem spezifischen Bereich auf einer Niederlastseite innerhalb des Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite die Voreinspritzung durchführen.
  • In dem Bereich (zweiter spezifischer Bereich) auf einer niedrigeren Lastseite als dem vorstehend erwähnten spezifischen Bereich kann die Kraftstoffeinspritzmenge in der Haupteinspritzung wegen der relativ niedrigen Last verringert werden. Daher können abrupte Zunahmen in der Wärmeabgaberate während der Hauptverbrennung im Voraus unterbunden werden. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf Verbrennungsgeräusche und lässt zu, dass ein gewünschtes NVH-Verhalten nur durch die Voreinspritzung erreicht wird, selbst wenn keine Piloteinspritzung durchgeführt wird.
  • Das Einspritzsteuermittel kann einen Kraftstoffeinspritzanteil durch die vorausgehende Einspritzung in Bezug auf einen Kraftstoffeinspritzanteil durch die Haupteinspritzung in einem Betriebsbereich weiter auf der niedrigen Lastseite als de zweite spezifische Bereich in dem Betriebsbereich auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite erhöhen. Hier umfasst das Merkmal „Kraftstoffeinspritzung proportional zu der vorausgehenden Einspritzung in Bezug auf einen Kraftstoffeinspritzungsanteil durch die Haupteinspritzung erhöhen„ einen Fall, in dem nur eine vorausgehende Einspritzung und keine Haupteinspritzung durchgeführt wird (mit anderen Worten Festlegen der Kraftstoffeinspritzungsanteils der Haupteinspritzung auf null).
  • Die Verbrennungsstabilität ist in einem Betriebsbereich weiter auf der Niederlastseite relativ niedriger als in dem vorstehend erwähnten zweiten spezifischen Bereich. Daher wird die Verbrennungsstabilität vorzugsweise erhöht, indem die Vormischfähigkeit durch eine Erhöhung in der Kraftstoffeinspritzung proportional zu der vorausgehenden Einspritzung verbessert wird. Auch kann die Durchführung einer sogenannten Vormischverdichtungszündungsverbrennung in dem Betriebsbereich, d. h. die Durchführung nur einer vorausgehenden Einspritzung, ohne die Haupteinspritzung auszuführen, unter dem Gesichtspunkt des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen noch vorteilhafter sein.
  • Das Einspritzsteuermittel kann die Voreinspritzung, die als die vorausgehende Einspritzung dient, unterbinden und kann die Piloteinspritzung in einem Betriebsbereich auf einer höheren Lastseite als dem spezifischen Bereich oder in einem Betriebsbereich auf einer relativ hohen Drehzahlseite durchführen.
  • Ein Betriebsbereich auf einer höheren Lastseite als der spezifische Betriebsbereich oder auf einer relativ hohen Drehzahlseite ist ein Bereich, in dem das NVH-Verhalten wahrscheinlich nicht problematisch ist. Folglich wird die Voreinspritzung unterbunden, was wirksam für die Verringerung von Verbrennungsgeräuschen ist, und nur die Piloteinspritzung wird als die vorausgehende Einspritzung durchgeführt. Wie vorstehend beschrieben, verbessert die Piloteinspritzung die Luftnutzung, indem ein Teil des Kraftstoffsprays nach außerhalb des Hohlraums gelangt. Dies ist vorteilhaft zur Erhöhung des Drehmoments in einem Betriebsbereich auf einer hohen Drehzahlseite oder einer hohen Last, in dem die Kraftstoffeinspritzung relativ erhöht wird.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft eine Steuervorrichtung eines Dieselmotors für Automobile, wobei der Dieselmotor umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird und bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; und ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder zugewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt,
    und wobei die Steuervorrichtung ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil umfasst,
    wobei das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Beriech mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorkörper warm ist, durchführt:
    eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts; und
    eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und
    wobei das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt:
    eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays nach außerhalb eines in einer Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums gelangt; und
    eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  • In der Steuervorrichtung des Dieselmotors für Automobile mit dem vorstehenden Aufbau und der ein Motor mit einem vergleichsweise niedrigen Verdichtungsverhältnis ist, in dem das geometrische Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, wird eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt durchgeführt, und es werden zwei Kraftstoffeinspritzungen, nämlich eine Piloteinspritzung und eine Voreinspritzung, zu vorgegebenen Zeiten in dem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchgeführt. Als ein Ergebnis wird eine Vorverbrennungszeitspanne unmittelbar vor der Hauptverbrennung verkürzt, die Wärmeabgaberate zu dieser Zeitspanne wird vergleichsweise höher gemacht, und es wird auch möglich, die Hauptverbrennung durch Verkürzen der Zündungsverzögerung durch die Haupteinspritzung zu verkürzen. Als ein Ergebnis werden Verbrennungsgeräusche verringert, und das NVH-Verhalten wird entsprechend verbessert.
  • Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors für Automobile, wobei der Dieselmotor umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil, zugeführt wird und bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß der Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als ein Einsatz in einen Zylinder eingesetzt ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder zugewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil, wobei das Steuerverfahren umfasst:
    einen Schritt, in dem das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchführt:
    eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt, und
    eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor dem Haupteinspritzschritt, und
    einen Schritt, in dem das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt:
    eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil des Kraftstoffsprays nach außerhalb eines in einer Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums gelangt; und
    eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  • In dem Steuerverfahren des Dieselmotors für die Automobile mit dem vorstehenden Aufbau und mit dem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis, bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis 15 oder weniger ist, wird eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Totpunkt durchgeführt, und es werden zwei Kraftstoffeinspritzungen, nämlich eine Piloteinspritzung und eine Voreinspritzung zu vorgegebenen Zeiten in dem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchgeführt. Als ein Ergebnis wird eine Vorverbrennungszeitspanne unmittelbar vor der Hauptverbrennung verkürzt, die Wärmeabgaberate in dieser Zeitspanne wird vergleichsweise höher gemacht, und es wird auch möglich, die Hauptverbrennung durch die Verkürzung der Zündungsverzögerung durch die Haupteinspritzung zu verlangsamen. Als ein Ergebnis werden Verbrennungsgeräusche verringert und das NVH-Verhalten wird entsprechend verbessert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-293383 [0002]

Claims (8)

  1. Dieselmotor für Automobile, der umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, in den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird und in dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder gewandt angeordnet ist und das den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil, wobei das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchführt: eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt; und eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und wobei das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt: eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays das Äußere eines in der Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums erreicht; und eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des Kraftstoffs, der durch die Piloteinspritzung eingespritzt wird, zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  2. Dieselmotor für Automobile nach Anspruch 1, der ferner umfasst: ein AGR-Mengensteuermittel zum Einstellen einer AGR-Gasmenge in dem Zylinder, wobei das AGR-Mengensteuermittel das AGR-Gas wenigstens in dem spezifischen Bereich in den Zylinder einleitet.
  3. Dieselmotor für Automobile nach Anspruch 2, wobei das AGR-Mengensteuermittel eine interne AGR-Gasmenge durch Steuern eines Betriebs eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils in dem Motorhauptkörper einstellt.
  4. Dieselmotor für Automobile nach Anspruch 1, wobei das Einspritzsteuermittel die Piloteinspritzung, die als die vorausgehende Einspritzung dient, in einem zweiten spezifischen Bereich benachbart zu dem spezifischen Bereich auf einer Niederlastseite innerhalb des Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite unterbindet und die Voreinspritzung durchführt.
  5. Dieselmotor für Automobile nach Anspruch 4, wobei das Einspritzsteuermittel einen Kraftstoffeinspritzanteil durch die vorausgehende Einspritzung in Bezug auf einen Kraftstoffeinspritzanteil durch die Haupteinspritzung in einem Betriebsbereich weiter auf der Niederlastseite als der zweite spezifische Bereich innerhalb des Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite erhöht.
  6. Dieselmotor für Automobile nach Anspruch 1, wobei das Einspritzsteuermittel in einem Betriebsbereich auf einer höheren Lastseite als der spezifische Bereich oder in einem Betriebsbereich auf einer relativ hohen Drehzahlseite die Voreinspritzung, die als die vorausgehende Einspritzung dient, unterbindet und die Piloteinspritzung durchführt.
  7. Steuervorrichtung eines Dieselmotors für Automobile, wobei der Dieselmotor umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil zugeführt wird und bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß einer Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als Einsatz in einen Zylinder eingepasst ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; und ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder zugewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt, und wobei die Steuervorrichtung ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in der Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil umfasst, wobei das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorkörper warm ist, durchführt: eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe eines oberen Verdichtungstotpunkts; und eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor der Haupteinspritzung, und wobei das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt: eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil eines Kraftstoffsprays nach außerhalb eines in einer Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums gelangt; und eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
  8. Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors für Automobile, wobei der Dieselmotor umfasst: einen Motorhauptkörper, der in einem Automobil installiert ist, an den Kraftstoff mit Dieselöl als ein Hauptbestandteil, zugeführt wird und bei dem ein geometrisches Verdichtungsverhältnis gemäß der Hin- und Herbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt eines Kolbens, der als ein Einsatz in einen Zylinder eingesetzt ist, auf 15 oder weniger festgelegt ist; ein Kraftstoffeinspritzventil, das in den Zylinder zugewandt angeordnet ist und den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und ein Einspritzsteuermittel zum Steuern einer Einspritzbetriebsart des Kraftstoffs in den Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil, wobei das Steuerverfahren umfasst: einen Schritt, in dem das Einspritzsteuermittel in einem spezifischen Bereich mit einer vorgegebenen Last innerhalb eines Betriebsbereichs auf einer relativ niedrigen Drehzahlseite zu einer Zeit, zu der der Motorhauptkörper warm ist, durchführt: eine Haupteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff nahe einem oberen Verdichtungstotpunkts, und eine vorausgehende Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Verdichtungstakt vor dem Haupteinspritzschritt; und einen Schritt, in dem das Einspritzsteuermittel als die vorausgehende Einspritzung durchführt: eine Piloteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer Zeit, so dass wenigstens ein Teil des Kraftstoffsprays nach außerhalb eines in einer Oberseite des Kolbens versenkten Hohlraums gelangt; und eine Voreinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer vorgegebenen Zeit nach der Piloteinspritzung, um dadurch die Zündung des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu unterdrücken und eine Zündungsverzögerung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu verkürzen.
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