DE112013004385T5 - Fremdzündungsmotor - Google Patents

Fremdzündungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE112013004385T5
DE112013004385T5 DE112013004385.8T DE112013004385T DE112013004385T5 DE 112013004385 T5 DE112013004385 T5 DE 112013004385T5 DE 112013004385 T DE112013004385 T DE 112013004385T DE 112013004385 T5 DE112013004385 T5 DE 112013004385T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
mode
cylinder
ignition
compression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112013004385.8T
Other languages
English (en)
Inventor
c/o Mazda Motor Corp. Iwai Kouhei
c/o Mazda Motor Corporation Taga Junichi
c/o Mazda Motor Corporation Araki Keiji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Publication of DE112013004385T5 publication Critical patent/DE112013004385T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0057—Specific combustion modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B11/00—Engines characterised by both fuel-air mixture compression and air compression, or characterised by both positive ignition and compression ignition, e.g. in different cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0418—Layout of the intake air cooling or coolant circuit the intake air cooler having a bypass or multiple flow paths within the heat exchanger to vary the effective heat transfer surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0273—Multiple actuations of a valve within an engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Ein Steuergerät führt ein Umschalten zwischen einem Kompressionszündungsmodus, bei dem eine kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt wird, um einen Motorkörper zu betreiben, und einem Fremdzündungsmodus, in dem eine fremdgezündete Verbrennung ausgeführt wird, um eine Zündkerze anzusteuern, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder zu zünden und zu verbrennen, aus. Das Steuergerät senkt ein AGR-Verhältnis auf unter ein AGR-Verhältnis, das in dem Kompressionszündungsmodus eingestellt ist, um den Motorkörper in einem Übergangsmodus zu betreiben, in dem die kompressionsgezündete Verbrennung beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus ausgeführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Technologie betrifft einen Fremdzündungsmotor.
  • Technischer Hintergrund
  • Wie zum Beispiel in Patentschrift 1 beschrieben ist ein Verbrennungsmuster durch Kompressionszündung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder als Technologie zum Verbessern sowohl der Abgasemissionsleistung als auch des Wärmewirkungsgrads eines Motors bekannt. Die kompressionsgezündete Verbrennung bringt aber einen enormen Druckanstieg bei einer Zunahme der Last des Motors mit sich und führt zu einer Zunahme von Verbrennungsgeräusch. Wie in Patentschrift 1 beschrieben nutzt der kompressionsgezündete Verbrennungsmotor im Allgemeinen anstelle der Kompressionszündung Fremdzündung durch Ansteuern einer Zündkerze in einem Hochlastbetriebsbereich.
  • Patentschrift 2 beschreibt einen Motor, der wie der Motor von Patentschrift 1 die kompressionsgezündete Verbrennung in einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl ausführt. Dieser Motor hält durch Anpassen eines Zeitraums, in dem ein Einlassventil und ein Auslassventil in einem Bereich einer kompressionsgezündeten Verbrennung offen sind, verbranntes Gas hoher Temperatur in dem Zylinder, um die Temperatur in dem Zylinder anzuheben und die Kompressionsselbstentzündungsverbrennung zu beschleunigen. In einem Bereich hoher Last und hoher Drehzahl in dem Bereich der kompressionsgezündeten Verbrennung stellt der Motor den Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils auf früh, um das verbrannte Gas in dem Zylinder zurück zu einer Einlassöffnung zu blasen, und leitet dann das verbrannte Gas zusammen mit Frischluft wieder in den Zylinder ein. Somit reduziert die Frischluft die Temperatur des verbrannten Gases und eine Kompressionsendtemperatur nimmt in dem Bereich hoher Last und hoher Drehzahl relativ ab, wodurch ein plötzlicher Druckanstieg durch die kompressionsgezündete Verbrennung reduziert wird.
  • Liste der Anführungen
  • Patentschriften
    • [Patentschrift 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2007-154859
    • [Patentschrift 2] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-197740
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der fremdgezündeten Verbrennung steigt die Temperatur eines Verbrennungsgases aufgrund eines relativ niedrigen Wärmewirkungsgrads. Bei der kompressionsgezündeten Verbrennung wird, wie in den vorstehend erwähnten Patentschriften beschrieben, das verbrannte Gas hoher Temperatur in den Zylinder eingeleitet, um Zündfähigkeit sicherzustellen. Demgemäß ist die Temperatur in dem Zylinder unmittelbar nach Schalten des Motors von der fremdgezündeten Verbrennung zu der kompressionsgezündeten Verbrennung relativ hoch und das durch die fremdgezündete Verbrennung erzeugte verbrannte Gas hoher Temperatur wird in den Zylinder eingeleitet, um die Temperatur in dem Zylinder übermäßig anzuheben. Dies kann zu Vorzündung führen, d. h. das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder wird zum Beispiel in einem Verdichtungstakt kompressionsgezündet und eine Druckanstiegsrate (dP/dθ) in dem Zylinder steigt schnell an, was ein lautes Verbrennungsgeräusch erzeugt.
  • Das Schalten von der fremdgezündeten Verbrennung zu der kompressionsgezündeten Verbrennung wird nicht nur ausgeführt, wenn zum Beispiel die Last des Motors abnimmt, sondern auch wenn die Last des Motors unverändert bleibt. Das Schalten kann auch zum Beispiel ausgeführt werden, wenn die Temperatur des Motors von einem kalten Bereich zu einem warmen Bereich steigt, oder in anderen Situationen.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende wurde die offenbarte Technologie verwirklicht, um eine Zunahme des Verbrennungsgeräusches zu vermeiden, wenn der Motor von der fremdgezündeten Verbrennung zu der kompressionsgezündeten Verbrennung umgeschaltet wird.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß der offenbarten Technologie wird ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis einer Menge eines in den Zylinder eingeleiteten Abgases ist, unmittelbar nach Umschalten des Motors von der fremdgezündeten Verbrennung zu der kompressionsgezündeten Verbrennung zeitweilig reduziert. Dies reduziert eine Menge eines Abgases hoher Temperatur, das durch die fremdgezündete Verbrennung erzeugt und in den Zylinder eingeleitet wird, und reduziert die Temperatur in dem Zylinder unmittelbar nach Umschalten zu der kompressionsgezündeten Verbrennung. Somit wird die Vorzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches vermieden und die Erzeugung des Verbrennungsgeräusches vermieden.
  • Die offenbarte Technologie betrifft im Einzelnen einen Fremdzündungsmotor. Der Motor umfasst: einen Motorkörper mit einem Zylinder; eine Zündkerze, die zu einem Inneren des Zylinders weisend angeordnet und ausgelegt ist, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden; eine Abgasrückführungsvorrichtung, die ausgelegt ist, um Abgas in den Zylinder einzuleiten; und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um den Motorkörper durch Steuern mindestens der Zündkerze und der Abgasrückführungsvorrichtung zu betreiben.
  • Das Steuergerät führt ein Umschalten zwischen einem Kompressionszündungsmodus, in dem eine kompressionsgezündete Verbrennung durch Selbstentzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder ausgeführt wird, um den Motorkörper zu betreiben, und einem Fremdzündungsmodus, in dem eine fremdgezündete Verbrennung durch Ansteuern der Zündkerze, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden und zu verbrennen, um den Motorkörper zu betreiben, aus, und das Steuergerät steuert die Abgasrückführungsvorrichtung mindestens in dem Kompressionszündungsmodus, um das Abgas in den Zylinder einzuleiten, so dass ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis zwischen einer Menge des Abgases zu einer Gesamtmenge eines Gases in dem Zylinder ist, ein vorbestimmter Wert ist.
  • Das Steuergerät reduziert das AGR-Verhältnis auf unter das AGR-Verhältnis, das in dem Kompressionszündungsmodus festgelegt ist, um den in dem Fremdzündungsmodus betriebenen Motorkörper zu einem Übergangsmodus umzuschalten, in dem die kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt wird, bevor zu dem Kompressionszündungsmodus umgeschaltet wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist das AGR-Verhältnis in dem Übergangsmodus, der beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus genutzt wird, niedriger als das AGR-Verhältnis, das in dem Kompressionszündungsmodus festgelegt ist. Dies reduziert die Menge des Abgases hoher Temperatur, das in dem Fremdzündungsmodus erzeugt und vor dem Umschalten des Verbrennungsmodus in den Zylinder eingeleitet wird. Somit wird die Temperatur in dem Zylinder in dem Übergangsmodus relativ reduziert. ”Reduzieren des AGR-Verhältnis auf unter das AGR-Verhältnis, das in dem Kompressionszündungsmodus festgelegt ist” umfasst das Reduzieren des AGR-Verhältnisses auf null, um das Abgas hoher Temperatur nicht in den Zylinder einzuleiten.
  • Die kompressionsgezündete Verbrennung wird in dem Übergangsmodus ausgeführt. Da die Temperatur in dem Zylinder in dem Übergangsmodus niedrig ist, wird eine Vorzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder vermieden und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird bei einem geeigneten Zeitpunkt kompressionsgezündet.
  • Somit wird die kompressionsgezündete Verbrennung mit hohem Wärmewirkungsgrad ausgeführt, wobei die Temperatur in dem Zylinder niedrig gehalten wird, um die Temperatur des Verbrennungsgases und die Temperatur des Abgases in dem Übergangsmodus zu reduzieren.
  • In dem Kompressionszündungsmodus nach dem Übergangsmodus wird das AGR-Verhältnis relativ hoch eingestellt. Demgemäß wird eine relativ große Menge des Abgases in den Zylinder eingeleitet. Wie vorstehend beschrieben wurde die Temperatur des Abgases in dem Übergangsmodus reduziert. Daher steigt die Temperatur in dem Zylinder in dem Kompressionszündungsmodus nicht übermäßig an. Dadurch wird die Vorzündung vermieden und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird auch in dem Kompressionszündungsmodus bei einem geeigneten Zeitpunkt kompressionsgezündet. Dies vermeidet die Zunahme von Verbrennungsgeräusch beim Umschalten des Motorkörpers von der fremdgezündeten Verbrennung zu der kompressionsgezündeten Verbrennung.
  • Die Abgasrückführungsvorrichtung kann einen Regler für die interne AGR zum Regeln einer Menge des Abgases, die in dem Zylinder in einem Zeitraum von einem Auspufftakt zu einem Ansaugtakt verbleibt, umfassen, und das Steuergerät kann den Regler für die interne AGR in dem Fremdzündungsmodus und dem Übergangsmodus deaktivieren und kann den Regler für die interne AGR in dem Kompressionszündungsmodus aktivieren.
  • Der Regler für die interne AGR ist in dem Fremdzündungsmodus inaktiv. Dies vermeidet einen übermäßigen Anstieg der Temperatur in dem Zylinder und vermeidet vorteilhafterweise die Vorzündung und Klopfen. Der Regler für die interne AGR wird in dem Kompressionszündungsmodus aktiviert. Dies hebt die Temperatur in dem Zylinder an und verbessert die Zündfähigkeit und Stabilität der kompressionsgezündeten Verbrennung.
  • Der Regler für die interne AGR ist in dem Übergangsmodus inaktiv. Somit bleibt der Regler für die interne AGR beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus inaktiv. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Modusumschalten. Das Abgas hoher Temperatur wird in dem Übergangsmodus nicht in den Zylinder eingeleitet. Dies vermeidet die Vorzündung in dem Übergangsmodus und vermeidet effektiv die Erzeugung des Verbrennungsgeräusches.
  • Der Fremdzündungsmotor kann weiterhin einen Ventilmechanismus umfassen, der ausgelegt ist, um den Betrieb eines Einlassventils und eines Auslassventils zu steuern, wobei der Ventilmechanismus in dem Fremdzündungsmodus eine erste Ventilbetätigung des Öffnens des Auslassventils in dem Auspufftakt und des Öffnens des Einlassventils in dem Ansaugtakt ausführen kann, der Ventilmechanismus zusätzlich zu der ersten Ventilbetätigung bei einem Zeitpunkt, der später als der Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils in der ersten Ventilbetätigung ist, das Auslassventil in einen offenen Zustand bringen kann oder das Einlassventil bei einem Zeitpunkt, der früher als der Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils in der ersten Ventilbetätigung in dem Kompressionszündungsmodus ist, das Einlassventil in einen offenen Zustand bringen kann, und der Ventilmechanismus die erste Ventilbetätigung ausführen kann, um das Einlassventil und das Auslassventil in dem Übergangsmodus zu betreiben.
  • Zusätzlich zu der ersten Ventilbetätigung in dem Fremdzündungsmodus befindet sich das Auslassventil in dem Kompressionszündungsmodus bei einem Zeitpunkt, der später als der Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils in der ersten Ventilbetätigung ist, in dem offenen Zustand. Das Auslassventil befindet sich ”in einem offenen Zustand” soll heißen, dass das Auslassventil, das in dem Auspufftakt geöffnet wird, in dem Ansaugtakt offen gehalten wird (das Auslassventil ist nicht geschlossen) und dass das Auslassventil, das in dem Auspufftakt geöffnet ist, einmal geschlossen wird und dann in dem Ansaugtakt wieder geöffnet wird. Das Halten des Auslassventils, das in dem Auslassventilventil geöffnet wird, in dem offenen Zustand in dem Ansaugtakt umfasst das Vergrößern eines Hubbetrags des Auslassventils, der von einem in dem Auspufftakt maximierten Hubbetrag allmählich verringert wurde, und das Verlängern eines Zeitraums, in dem das Auslassventil offen ist, ohne den maximierten Hubbetrag des Auslassventils zu vergrößern (z. B. Beibehalten des Hubbetrags bezüglich einer Änderung des Kurbelwinkels oder Reduzieren eines Verhältnisses einer Reduktion des Hubbetrags). Somit kann das Auslassventil anders als bei der ersten Ventilbetätigung durch Verwenden eines Nockenschaltmechanismus zum Schalten von mehreren Nocken mit unterschiedlichen Nockeneigenschaften geöffnet werden. Der Nockenschaltmechanismus spricht auf das Umschalten des Ventils an und ist beim Steuern des Umschaltens des Verbrennungsmodus vorteilhaft.
  • Wenn das Auslassventil in dem Auspufftakt und dem Ansaugtakt geöffnet ist, wird ein Teil des von dem Zylinder zu der Auslassseite in dem Auspufftakt ausgestoßenen Abgases wieder in den Zylinder eingeleitet, wenn sich das Auslassventil in dem folgenden Ansaugtakt in dem offenen Zustand befindet. Dies vergrößert die Menge des Abgases, das in dem Zylinder in einem Zeitraum von dem Auspufftakt zu dem Ansaugtakt verbleibt.
  • Analog kann sich zusätzlich zu der ersten Ventilbetätigung in dem Fremdzündungsmodus das Einlassventil in dem Kompressionszündungsmodus bei einem Zeitpunkt, der früher als der Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils in der ersten Ventilbetätigung ist, in einem offenen Zustand befinden. Das Einlassventil befindet sich ”in einem offenen Zustand” meint dasselbe, wie vorstehend in Verbindung mit dem Auslassventil beschrieben wurde.
  • Bei dieser Konfiguration befindet sich das Einlassventil in dem Auspufftakt und dem Ansaugtakt in dem offenen Zustand. Somit wird in dem Auspufftakt ein Teil des Abgases von dem Zylinder zu der Einlassseite ausgestoßen, und das Abgas wird wieder in den Zylinder eingeleitet, wenn sich das Einlassventil in dem folgenden Ansaugtakt in dem offenen Zustand befindet. Dies vergrößert auch die Menge des Abgases, das in dem Zylinder in einem Zeitraum von dem Auspufftakt zu dem Ansaugtakt verbleibt.
  • Im Gegensatz zu der Ventilbetätigung in dem Kompressionszündungsmodus werden das Einlassventil und das Auslassventil in dem Übergangsmodus durch die erste Ventilbetätigung in dem Fremdzündungsmodus betrieben. Somit wird die Menge des Abgases, das in dem Zylinder in dem Zeitraum von dem Auspufftakt zu dem Ansaugtakt verbleibt, idealerweise auf null reduziert. Im Einzelnen wird das AGR-Verhältnis in dem Übergangsmodus auf unter das AGR-Verhältnis in dem Kompressionszündungsmodus reduziert.
  • Beim Schalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus über den Übergangsmodus kann der Ventilmechanismus eine erste Ventilbetätigung des Öffnens des Auslassventils in dem Auspufftakt und des Öffnens des Einlassventils in dem Ansaugtakt in dem Fremdzündungsmodus ausführen, kann der Ventilmechanismus eine zweite Ventilbetätigung des Öffnens des Einlassventils über einen kürzeren Zeitraum als ein Zeitraum für das Öffnen des Einlassventils bei der ersten Ventilbetätigung in dem Übergangsmodus ausführen und kann der Ventilmechanismus zusätzlich zu der zweiten Ventilbetätigung eine dritte Ventilbetätigung des Bringens des Auslassventils in einen offenen Zustand bei einem Zeitpunkt, der später als der Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils bei der zweiten Ventilbetätigung in dem Kompressionszündungsmodus ist, ausführen.
  • Bei dieser Konfiguration ändert das Ventilsystem den Schritt des Öffnens des Einlassventils beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus. Im Gegensatz zu der ersten Ventilbetätigung des Öffnens der Auslassventils in dem Auspufftakt und des Öffnens des Einlassventils in dem Ansaugtakt wird im Einzelnen der Schritt des Öffnens des Einlassventils geändert, um den Zeitraum zu reduzieren, in dem das Einlassventil offen ist. Der Zeitraum, in dem das Einlassventil offen ist, kann durch einen Nockenschaltmechanismus zum Schalten von mehreren Nocken geändert werden. Der Nockenschaltmechanismus ändert den Zeitraum, in dem das Einlassventil offen ist, mit hohem Ansprechvermögen.
  • Beim Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus ändert der Ventilmechanismus den Schritt des Öffnens des Auslassventils. Im Einzelnen wird das Auslassventil, das in dem Übergangsmodus in dem Auspufftakt geöffnet wird, in dem Kompressionszündungsmodus in dem Auspufftakt und dem Ansaugtakt geöffnet. Das Umschalten der Hubeigenschaft des Ventils kann durch den vorstehend beschriebenen Nockenschaltmechanismus erreicht werden.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ändert der Ventilmechanismus somit die Hubkennlinie des Einlassventils beim Schalten des Motorkörpers von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus, und dann ändert der Ventilmechanismus die Hubkennlinie des Auslassventils, um den Motorkörper von dem Übergangsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus zu schalten. Dies verbessert eine Reaktion auf die Modusumschaltsteuerung und ist beim gleichmäßigen Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus vorteilhaft.
  • Beim Schalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus über den Übergangsmodus kann der Ventilmechanismus eine erste Ventilbetätigung des Öffnens des Auslassventils in dem Auspufftakt und des Öffnens des Einlassventils in dem Ansaugtakt in dem Fremdzündungsmodus ausführen, kann der Ventilmechanismus eine zweite Ventilbetätigung des Öffnens des Einlassventils über einen kürzeren Zeitraum als ein Zeitraum für das Öffnen des Auslassventils bei der ersten Ventilbetätigung in dem Übergangsmodus ausführen und kann der Ventilmechanismus zusätzlich zu der zweiten Ventilbetätigung eine dritte Ventilbetätigung des Bringens des Einlassventils in einen offenen Zustand bei einem Zeitpunkt, der früher als der Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils bei der zweiten Ventilbetätigung in dem Kompressionsmodus ist, ausführen.
  • Bei dieser Konfiguration ändert der Ventilmechanismus in umgekehrter Weise zu der vorstehend beschriebenen Weise den Schritt des Öffnens des Auslassventils beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus und ändert den Schritt des Öffnens des Einlassventils beim Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus. Diese Konfiguration verbessert auch eine Reaktion auf die Modusumschaltsteuerung und ist beim gleichmäßigen Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus vorteilhaft.
  • Das Steuergerät kann den Motorkörper von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus umschalten, um den Motorkörper zu dem Übergangsmodus umzuschalten.
  • Beim Umschalten von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus wird das mit der Vorzündung einhergehende Verbrennungsgeräusch nicht erzeugt. Somit kann der Kompressionszündungsmodus direkt zu dem Fremdzündungsmodus ohne Wechseln des Motorkörpers zu dem Übergangsmodus umgeschaltet werden. Das Überspringen des Übergangsmodus erlaubt ein schnelles Umschalten von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus. In dem Fall, da der Kompressionszündungsmodus genutzt wird, wenn die Last des Motorkörpers relativ niedrig ist, und der Fremdzündungsmodus genutzt wird, wenn die Last des Motorkörpers relativ hoch ist, wird der Motorkörper gemäß einer vom Fahrer geforderten Beschleunigung von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus umgeschaltet. Somit verbessert ein schnelles Umschalten von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus eine Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs.
  • Der Fremdzündungsmotor kann weiterhin ein Kraftstoffeinspritzventil umfassen, das ausgelegt ist, um einen Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen, wobei das Steuergerät das Kraftstoffeinspritzventil steuert, um den Kraftstoff bei einem Zeitpunkt nach einer Zwischenphase eines Verdichtungstakts gemäß einer Temperatur in dem Zylinder nach dem Umschalten des Motorkörpers von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus einzuspritzen.
  • Wie vorstehend beschrieben kann das Auftreten der Vorzündung durch Umschalten des in dem Fremdzündungsmodus betriebenen Motorkörpers zu dem Übergangsmodus, in dem das AGR-Verhältnis relativ reduziert ist, vor dem Umschalten zu dem Kompressionszündungsmodus reduziert werden. Die Vorzündung kann aber eventuell in dem Übergangsmodus auftreten, wenn die Temperatur in dem Zylinder relativ hoch ist, z. B. wenn die Temperatur einer Innenwand des Zylinders relativ hoch ist, nachdem der Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus umgeschaltet wurde.
  • Der Übergangsmodus kann fortgesetzt werden, um den Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Kompressionszündungsmodus zu verzögern, bis die Temperatur in dem Zylinder sinkt. Wenn aber das AGR-Verhältnis lange Zeit relativ niedrig gehalten wird, nimmt die Temperatur in dem Zylinder übermäßig ab und die Kompressionszündung kann nicht stabil ausgeführt werden. Auch wenn der Motorkörper für stabile Zündung zu dem Kompressionszündungsmodus umgeschaltet werden muss, kann die Vorzündung somit eventuell aufgrund der relativ hohen Temperatur der Innenwand des Zylinders in dem Kompressionszündungsmodus auftreten.
  • In dem Übergangsmodus oder dem Kompressionszündungsmodus kann das Kraftstoffeinspritzventil somit den Kraftstoff bei einem Zeitpunkt nach der Zwischenphase des Verdichtungstakts gemäß der Temperatur in dem Zylinder, z. B. wenn die Temperatur in dem Zylinder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, einspritzen. Die Temperatur in dem Zylinder nimmt aufgrund von latenter Wärme beim Verdampfen des in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs ab. Ferner wird der Zeitpunkt des Einspritzens des Kraftstoffs relativ auf spät verstellt und die Reaktionszeit des Luft/Kraftstoff-Gemisches wird verringert. Die Vorzündung kann somit in dem Übergangsmodus oder dem Kompressionszündungsmodus zuverlässig vermieden werden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wie vorstehend beschrieben ermöglicht es der Fremdzündungsmotor, eine Zunahme eines Verbrennungsgeräusches beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus zu vermeiden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines fremdgezündeten Direkteinspritzmotors zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das mit der Steuerung des fremdgezündeten Direkteinspritzmotors in Verbindung steht.
  • 3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Brennraum zeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, die einen Betriebsbereich eines Motors zeigt.
  • 5A zeigt ein Beispiel für die Zeitsteuerung einer Kraftstoffeinspritzung, die in einem Ansaugtakt in einem CI-Modus (= Kompressionszündungsmodus) ausgeführt wird, und eine Wärmefreisetzungsrate bei der CI-Verbrennung (= kompressionsgezündeten Verbrennung), die mit der Kraftstoffeinspritzung einhergeht.
  • 5B zeigt ein Beispiel für die Zeitsteuerung einer auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung, die in dem CI-Modus ausgeführt wird, und die Wärmefreisetzungsrate bei der CI-Verbrennung, die mit der auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung einhergeht.
  • 5C zeigt ein Beispiel für die Zeitsteuerung der auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung, die in einem SI-Modus (= Fremdzündungsmodus) ausgeführt wird, und für die Zeitsteuerung der Zündung und die Wärmefreisetzungsrate bei einer SI-Verbrennung, die mit der auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung einhergeht.
  • 5D zeigt ein Beispiel für die Zeitsteuerung einer geteilten Einspritzung, die die Einspritzung in dem Ansaugtakt und die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung umfasst, und die Zeitsteuerung der Zündung und die Wärmefreisetzungsrate bei der SI-Verbrennung, die mit der geteilten Einspritzung einhergeht.
  • 6 ist eine Ansicht, die einen Vergleich zwischen der SI-Verbrennung durch die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung und der herkömmlichen SI-Verbrennung zeigt.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, das eine Übergangssteuerung beim Umschalten von einem SI-Modus, bei dem ein externes AGR-Gas nicht eingeleitet wird, zu einem CI-Modus zeigt.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Übergangssteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus, bei dem ein externes AGR-Gas eingeleitet wird, zu dem CI-Modus zeigt.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Übergangssteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus zeigt.
  • 10 ist eine Ansicht, die Hubbeträge eines Einlassventils und eines Auslassventils zeigt, die dem zweimal geöffneten Auslassventil zugeordnet sind.
  • 11 ist eine Ansicht, die die Hubbeträge des Einlassventils und des Auslassventils zeigt, die dem zweimal geöffneten Auslassventil zugeordnet sind und sich von den Hubbeträgen von 10 unterscheiden.
  • 12 zeigt die Hubbeträge des Einlassventils und des Auslassventils, die dem zweimal geöffneten Auslassventil zugeordnet sind und sich von den Hubbeträgen von 10 und 11 unterscheiden.
  • 13 zeigt die Hubbeträge des Einlassventils und des Auslassventils, die dem zweimal geöffneten Einlassventil zugeordnet sind.
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das einen fremdgezündeten Direkteinspritzmotor mit einer Konfiguration, die sich von der in 2 gezeigten Konfiguration unterscheidet, zeigt.
  • 15 ist ein Zeitdiagramm, das eine Übergangssteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus, bei dem das externe AGR-Gas nicht eingeleitet wird, zu dem CI-Modus zeigt, die sich von der Übergangssteuerung von 7 unterscheidet.
  • 16 ist ein Zeitdiagramm, das eine Übergangssteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus, bei dem das externe AGR-Gas eingeleitet wird, zu dem CI-Modus zeigt, die sich von der Übergangssteuerung von 8 unterscheidet.
  • 17 zeigt einen Betriebsbereich des Motors, der sich von dem Betriebsbereich von 4 unterscheidet.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Unter Bezug auf die Zeichnungen wird eine Ausführungsform eines Fremdzündungsmotors beschrieben. Die folgende bevorzugte Ausführungsform wird nur zum Zweck der Veranschaulichung vorgesehen.
  • (Allgemeine Motorkonfiguration)
  • 1 und 2 zeigen eine schematische Konfiguration eines Motors (eines Motorkörpers) 1. Der Motor 1 ist ein fremdgezündeter Benzinmotor, der in einem Fahrzeug eingebaut und mit einem Kraftstoff versorgt wird, der zumindest Benzin enthält. Der Motor 1 umfasst einen Zylinderblock 11, einen Zylinderkopf 12, der an dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, die unter dem Zylinderblock 11 angeordnet ist. Der Zylinderblock 11 ist mit mehreren Zylindern 19 versehen. 1 zeigt nur einen einzelnen Zylinder, doch umfasst der Motor 1 zum Beispiel vier in Reihe angeordnete Zylinder.
  • Ein Kolben 14 ist in jedem der Zylinder 18 hin- und herbewegend eingesetzt. Der Kolben 14 ist durch eine Pleuelstange 142 mit einer Kurbelstange 14 gekoppelt. Wie in 3 in Vergrößerung gezeigt ist, ist in einer oberen Fläche des Kolbens 14 eine Aushöhlung 141 wie eine Wiedereinlaufaushöhlung eines Dieselmotors ausgebildet. Die Aushöhlung 141 ist einem Injektor 67 zugewandt, der später beschrieben wird, wenn sich der Kolben 14 nahe einem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet. Der Zylinderkopf 12, der Zylinder 18 und der Kolben 14 mit der Aushöhlung 141 legen einen Brennraum 19 fest. Die Form des Brennraums 19 ist nicht auf die gezeigte Form beschränkt. Die Formen der Aushöhlung 141, der oberen Fläche des Kolbens 14, eines Dachs des Brennraums 19, etc. können nach Bedarf geändert werden.
  • Der Motor 1 weist für verbesserten theoretischen Wärmewirkungsgrad, stabilisierte kompressionsgezündete Verbrennung, die später beschrieben werden, etc. ein relativ hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis von 15 oder höher auf. Das geometrische Verbrennungsverhältnis kann nach Bedarf innerhalb eines Bereichs von 15 oder höher bis 20 oder niedriger festgelegt werden. Zum Beispiel liegt das geometrische Verbrennungsverhältnis des Motors 1 bei 18.
  • Der Zylinderkopf 12 weist eine Einlassöffnung 16 und eine Auslassöffnung 17, die für jeden der Zylinder 18 ausgebildet sind, auf. In der Einlassöffnung 16 bzw. der Auslassöffnung 17 sind ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 22 angeordnet, um Öffnungen nahe dem Brennraum 19 zu öffnen/zu schließen.
  • Ein Ventilmechanismus zum Ansteuern des Auslassventils 22 umfasst zum Beispiel einen verstellbaren Hydraulikmechanismus (nachstehend als Mechanismus für variablen Ventilhub (VVL) bezeichnet, siehe 2) 71. Der VVL 71 schaltet einen Betriebsmodus des Auslassventils 22 zwischen einem Normalmodus und einem Sondermodus um. Auch wenn seine Konfiguration nicht näher gezeigt ist, umfasst der VVL 71 an der Auslassseite zwei verschiedene Arten von Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen, d. h. erste und zweite Nocken, sowie einen Leerlaufmechanismus zum selektiven Übermitteln eines Betriebszustands eines von erster Nocke oder zweiter Nocke zu dem Auslassventil. Die zwei verschiedenen Arten von Nocken umfassen die erste Nocke mit einem einzigen Nockenvorsprung und die zweite Nocke mit zwei Nockenvorsprüngen. Wenn der VVL 71 den Betriebszustand des ersten Nocken zu dem Auslassventil 22 übermittelt, wird das Auslassventil 22 in dem Normalmodus betrieben, um in einem Auspufftakt nur einmal geöffnet zu werden. Wenn der VVL 71 den Betriebszustand des zweiten Nocken zu dem Auslassventil 22 übermittelt, wird das Auslassventil 22 in dem Auspufftakt und in einem Ansaugtakt geöffnet. Im Einzelnen wird das Auslassventil 22 in dem Sondermodus betrieben, um zweimal geöffnet zu werden (siehe 10, etc.). Der auslassseitige VVL 71 schaltet den Betriebsmodus gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 zwischen dem Normalmodus und dem Sondermodus um. Im Einzelnen wird der Sondermodus beim Steuern der internen AGR genutzt. In der folgenden Beschreibung kann das Betreiben des auslassseitigen VVL 71 in dem Normalmodus, um das Auslassventil 22 nicht zweimal zu öffnen, als ”Abschalten des VVL 71” bezeichnet werden und das Betreiben des auslassseitigen VVL 71 in dem Sondermodus, um das Auslassventil 22 zweimal zu öffnen, kann als ”Einschalten des VVL 71” bezeichnet werden. Zum Schalten zwischen dem Normalmodus und dem Sondermodus kann ein elektromagnetischer Ventilmechanismus zum Ansteuern des Auslassventils 22 mithilfe eines elektromagnetischen Aktors genutzt werden. Die interne AGR wird nicht nur durch zweimaliges Öffnen des Auslassventils 22 ausgeführt. Zum Beispiel kann die interne AGR durch zweimaliges Öffnen des Einlassventils 21 gesteuert werden. Die interne AGR kann durch Belassen von verbranntem Gas in dem Zylinder 18 durch Festlegen eines negativen Überschneidungszeitraums, in dem sowohl das Einlassventil 21 als auch das Auslassventil 22 in den Auspuff- und Ansaugtakten geschlossen sind, gesteuert werden.
  • Ein Ventilmechanismus zum Ansteuern des Einlassventils 21 umfasst auch einen VVL 73 wie der den VVL 71 umfassende Auslassventilmechanismus. Der einlassseitige VVL 73 unterscheidet sich von dem auslassseitigen VVL 71. Der einlassseitige VVL 73 umfasst zwei verschiedene Arten von Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen, d. h. einen Nocken großen Hubs, der einen Hubbetrag des Einlassventils 21 relativ vergrößert, und einen Nocken kleinen Hubs, der den Hubbetrag des Einlassventils 21 relativ verkleinert, sowie einen Leerlaufmechanismus zum selektiven Übermitteln eines Betriebszustands des Nocken großen Hubs oder des Nocken kleinen Hubs zu dem Einlassventil 21. Wenn, wie in 10 etc. gezeigt, der einlassseitige VVL 73 den Betriebszustand des Nocken großen Hubs zu dem Einlassventil 21 übermittelt, wird das Einlassventil 21 für eine lange Öffnungszeit mit einem relativ großen Hubbetrag geöffnet. Wenn der einlassseitige VVL 73 den Betriebszustand des Nocken kleinen Hubs zu dem Einlassventil 21 übermittelt, wird das Einlassventil 21 für eine kurze Öffnungszeit mit einem relativ kleinen Hubbetrag geöffnet. Der einlassseitige Ventilmechanismus umfasst ferner einen phasenvariablen Mechanismus (nachstehend als Mechanismus für variable Ventilzeitsteuerung (VVT) 72, wie er in 2 gezeigt ist. Der VVT 7z2 ändert eine Drehungsphase einer Einlassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15. Der VVT 72 kann nach Bedarf eine bekannte hydraulische, elektromagnetische oder mechanische Konfiguration haben, und Einzelheiten hierzu sind in den Zeichnungen nicht gezeigt. Der VVT 72 und der VVL 72 können die Zeitpunkte des Öffnens und Schließens des Einlassventils 21 und den Hubbetrag des Einlassventils 21 ändern.
  • Der Zylinderkopf 12 ist ferner mit Injektoren 67 zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs jeweils in die Zylinder 18 versehen. Wie in der Vergrößerung von 3 gezeigt ist, ist jeder der Injektoren 67 mit seiner Düse von einer Mitte eines Dachs des Brennraums 19 zum Inneren des Brennraums 19 weisend angeordnet. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff in einer Menge gemäß dem Betriebszustand des Motors zum Einspritzzeitpunkt, der gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 ermittelt wird, direkt ein. In dem gezeigten Beispiel ist der Injektor 67 ein Mehrlochinjektor mit mehreren Düsen. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff somit so ein, dass der Kraftstoff radial von der Mitte des Brennraums 19 zerstäubt wird. Wie durch die Pfeile von 3 angedeutet strömt der Kraftstoff, der radial von der Mitte des Brennraums 19 zerstäubt wird, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet, entlang einer Wandfläche der in der oberen Fläche des Kolbens gebildeten Aushöhlung 141. Die Aushöhlung 141 ist mit anderen Worten so geformt, dass sie den Kraftstoff aufnimmt, der zerstäubt wird, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet. Eine Kombination aus dem Mehrlochinjektor 67 und der Aushöhlung 141 ist beim Verkürzen eines Zeitraums zum Bilden des Luft/Kraftstoff-Gemisches nach dem Zerstäuben des Kraftstoffs und Verkürzen eines Verbrennungszeitraums vorteilhaft.
  • Der Injektor 67 ist nicht auf den Mehrlochinjektor beschränkt, und ein Injektor mit einem Ventil mit Hubbewegung nach außen.
  • Ein in den Zeichnungen nicht gezeigter Kraftstofftank und der Injektor 67 sind durch einen Kraftstoffzufuhrkanal verbunden. In dem Kraftstoffzufuhrkanal ist ein Kraftstoffzufuhrsystem 62 vorgesehen. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62 umfasst eine Kraftstoffpumpe 63 und ein Common-Rail 64 und kann dem Injektor 67 den Kraftstoff bei einem relativ hohen Kraftstoffdruck zuführen. Die Kraftstoffpumpe 63 pumpt den Kraftstoff von dem Kraftstofftank zu dem Common-Rail 64. Das Common-Rail 64 speichert den gepumpten Kraftstoff bei einem relativ hohen Kraftstoffdruck. Der Injektor 67 spritzt den in dem Common-Rail 64 gespeicherten Kraftstoff von der Düse ein. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolbenpumpe und wird von dem Motor 1 angetrieben. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62, das die motorbetriebene Pumpe umfasst, kann dem Injektor 67 den Kraftstoff bei einem hohen Kraftstoffdruck von 30 MPa oder höher zuführen. Der Kraftstoffdruck kann maximal bei etwa 120 MPa eingestellt werden. Der Druck des dem Injektor 67 zugeführten Kraftstoffs wird gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 geändert. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
  • Wie in 3 gezeigt umfasst der Zylinderkopf 12 weiterhin eine Zündkerze 25 zum Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum 19. In diesem Beispiel durchsetzt die Zündkerze 25 den Zylinderkopf 12, um sich von der Auslassseite des Motors 1 schräg nach unten zu erstrecken. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Spitze der Zündkerze 25 in der Aushöhlung 141 des Kolbens 14 angeordnet, der sich in dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet.
  • Ein Einlassluftkanal 30 ist mit einer Seitenfläche des Motors 1 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Der Einlassluftkanal 30 steht mit der Einlassöffnung 16 jedes der Zylinder 18 in Verbindung. Ein Auslassluftkanal 40 ist mit der anderen Seitenfläche des Motors 1 verbunden. Der Auslassluftkanal 40 stößt das verbrannte Gas (Abgas) von dem Brennraum 19 jedes der Zylinder 18 aus.
  • Ein Luftfilter 31 zum Filtern von Einlassluft ist an einem stromaufwärts liegenden Ende des Ansaugluftkanals 30 angeordnet. Ein Ausgleichsbehälter 33 ist nahe einem stromabwärts liegenden Ende des Einlassluftkanals 30 angeordnet. Ein Teil des Einlassluftkanals 30 stromabwärts des Ausgleichsbehälters 33 ist in unabhängige Kanäle, die den Zylindern 18 entsprechen, unterteilt. Stromabwärts liegende Enden der unabhängigen Kanäle sind mit den Einlassöffnungen 16 der Zylinder 18 verbunden.
  • Ein Zwischenkühler/Erwärmer 34 und eine Drosselklappe 36 sind zwischen dem Luftfilter 31 und dem Ausgleichsbehälter 33 in dem Einlassluftkanal 30 angeordnet. Der Zwischenkühler/Erwärmer 34 ist zum Beispiel ein wasserkühlender Kühler. Der Zwischenkühler/Erwärmer 34 kühlt oder erwärmt die Luft. Die Drosselklappe 36 regelt eine Menge der jedem der Zylinder 18 zugeführten Einlassluftmenge. Ein Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 zum Umgehen des Zwischenkühlers/Erwärmers 34 ist mit dem Einlassluftkanal 30 verbunden. Der Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 ist mit einem Zwischenkühler-Umgehungsventil 351 versehen. Das Zwischenkühler-Umgehungsventil 351 regelt einen Durchsatz der durch den Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 strömenden Luft. Das Anpassen des Öffnungsgrads des Zwischenkühler-Umgehungsventils 351 passt ein Verhältnis zwischen dem Durchsatz der durch den Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 strömenden Luft und dem Durchsatz der durch den Zwischenkühler/Erwärmer 34 strömenden Luft an. Dies macht es möglich, die Temperatur von Frischluft, die in die Zylinder 18 eingeleitet wird, zu regeln.
  • Ein stromaufwärts liegender Teil des Auslassluftkanals 40 besteht aus einem Abgaskrümmer. Der Abgaskrümmer umfasst unabhängige Kanäle für die Zylinder 18, die mit Außenenden der Auslassöffnungen 17 verbunden sind, sowie einen Montageteil, in dem die unabhängigen Kanäle zusammengefasst sind. Als Abgasemissionsreiniger zum Reinigen von Schadstoffen in dem Abgas sind ein direkter Katalysator 41 und ein Bodenkatalysator 42 mit einem Teil des Auslassluftkanals 40 stromabwärts des Abgaskrümmers verbunden. Sowohl der direkte Katalysator 41 als auch der Bodenkatalysator 42 umfassen ein rohrförmiges Gehäuse und einen zum Beispiel in einem Kanal in dem Gehäuse angeordneten Dreiwegekatalysator.
  • Ein Teil des Einlassluftkanals 30 zwischen dem Ausgleichsbehälter 33 und der Drosselklappe 36 ist mit einem Teil des Auslassluftkanals 40 stromaufwärts des direkten Katalysators 41 durch einen AGR-Kanal 50 verbunden. Der AGR-Kanal 50 führt einen Teil des Abgases zu dem Ansaugluftkanal 30 zurück. Der AGR-Kanal 50 umfasst einen Hauptkanal 51, in dem ein AGR-Kühler 52 angeordnet ist, und einen AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 zum Umgehen des AGR-Kühlers 52. Der AGR-Kühler 52 kühlt das Abgas mit Motorkühlwasser. Der Hauptkanal 51 ist mit einem AGR-Ventil 511 versehen. Das AGR-Ventil 511 regelt eine Menge des zu dem Einlassluftkanal 30 zurückgeführten Abgases. Der AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 ist mit einem AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 versehen. Das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 regelt einen Durchsatz des Abgases, das durch den AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 zirkuliert.
  • Der Motor 1 wird von einem Antriebsstrangsteuermodul (nachstehend als PCM bezeichnet) 10 gesteuert. Das PCM 10 ist ein Mikroprozessor, der eine CPU, einen Speicher, eine Zähler/Timer-Gruppe, eine Schnittstelle und diese Einrichtungen verbindende Wege umfasst. Das PCM 10 stellt ein Steuergerät dar.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, empfängt das PCM 10 von verschiedenen Sensoren SW1–SW16 Detektionssignale. Die verschiedenen Sensoren umfassen die folgenden Sensoren. Im Einzelnen sind ein Luftströmungssensor SW1 und ein Einlasslufttemperatursensor SW2 stromabwärts des Luftfilters 31 angeordnet, um den Durchsatz bzw. die Temperatur der Frischluft zu detektieren. Ein zweiter Einlasstemperatursensor SW3 ist stromabwärts des Zwischenkühlers/Erwärmers 34 angeordnet, um die Temperatur der Frischluft, die durch den Zwischenkühler/Erwärmer 34 geströmt ist, zu detektieren. Ein AGR-Gastemperatursensor SW4 ist nahe einer Verbindung zwischen dem AGR-Kanal 50 und dem Einlassluftkanal 30 angeordnet, um die Temperatur von externem AGR-Gas zu detektieren. Der Einlassöffnungstemperatursensor SW5 ist an der Einlassöffnung 16 angebracht, um die Temperatur von Einlassluft unmittelbar vor dem Strömen in den Zylinder 18 zu detektieren. Ein Zylinderdrucksensor SW6 ist an dem Zylinderkopf 12 angebracht, um den Druck in dem Zylinder 18 zu detektieren. Ein Abgastemperatursensor SW7 und ein Abgasdrucksensor SW8 sind nahe einer Verbindung zwischen dem Auslassluftkanal 40 und dem AGR-Kanal 50 angeordnet, um die Temperatur bzw. den Druck des Abgases zu detektieren. Ein linearer O2-Sensor SW9 ist stromaufwärts des direkten Katalysators 41 angeordnet, um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu detektieren. Ein Lambda-O2-Sensor SW10 ist zwischen dem direkten Katalysator 41 und dem Bodenkatalysator 42 angeordnet, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu detektieren. Ein Wassertemperatursensor SW11 detektiert die Temperatur des Motorkühlwassers. Ein Kurbelwinkelsensor SW12 detektiert einen Drehwinkel der Kurbelwelle 15. Ein Gaspedalöffnungssensor SW13 detektiert einen Öffnungsgrad eines Gaspedals, der einer Position eines Gaspedals (nicht gezeigt) des Fahrzeugs entspricht. Ein Nockensensor SW14 ist an der Auslassseite vorgesehen, und ein Nockensensor SW15 ist an der Einlassseite vorgesehen. An dem Common-Rail 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 62 ist ein Kraftstoffdrucksensor SW16 angebracht, um den Druck des dem Injektor 67 gelieferten Kraftstoffs zu detektieren.
  • Das PCM 10 führt beruhend auf diesen Detektionssignalen verschiedene Arten von Berechnungen durch, um die Zustände des Motors 1 und des Fahrzeugs zu ermitteln. Gemäß den Ergebnissen der Ermittlung gibt das PCM 10 Steuersignale zu Aktoren des Injektors 67, der Zündkerze 25, dem VVT 72, dem einlassseitigen VVL 73, dem auslassseitigen VVL 71, dem Kraftstoffzufuhrsystem 62 und den Ventilen (der Drosselklappe 36, dem Zwischenkühler-Umgehungsventil 351, dem AGR-Ventil 511 und dem AGR-Kühler-Umgehungsventil 531) aus. Auf diese Weise betreibt das PCM 10 den Motor 1.
  • (Motorbetriebsbereich)
  • 4 zeigt einen beispielhaften Betriebsbereich des Motors 1 in einem warmen Zustand. Für verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verbesserte Abgasemissionsleistung führt der Motor 1 keine Zündung mit der Zündkerze 25 aus, sondern führt durch Kompressionsselbstentzündung eine Kompressionszündung in einem Bereich niedriger Last aus, in dem der Motor eine relativ niedrige Last hat. Bei einer Zunahme der Last des Motors 1 läuft aber die kompressionsgezündete Verbrennung zu schnell ab, was Probleme wie etwa Verbrennungsgeräusch hervorruft. Somit führt der Motor 1 nicht die kompressionsgezündete Verbrennung aus und führt die fremdgezündete Verbrennung mithilfe der Zündkerze 25 in einem Bereich hoher Last, in dem der Motor eine relativ hohe Last hat, aus. Das PCM 10 schaltet einen Zündmodus zwischen einem Kompressionszündungs(CI)-Modus, in dem die kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt wird, und einem Fremdzündungs(SI)-Modus, in dem die fremdgezündete Verbrennung ausgeführt wird, gemäß dem Betriebszustand des Motors 1, insbesondere gemäß dem Wert der Last des Motors 1, um. Eine Grenze zwischen den Modi ist nicht auf die gezeigte Grenze beschränkt. Das PCM 10 kann das Modusumschalten zusätzlich zum Wert der Last gemäß verschiedenen Situationen ausführen, die später beschrieben werden.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Betriebsbereich in dem CI-Modus in zwei Bereiche gemäß dem Wert der Last des Motors unterteilt. In einem Bereich (I), in dem die Last in dem Betriebsbereich in dem CI-Modus niedrig oder mittel ist, leitet das PCM 10 heißes AGR-Gas bei einer relativ hohen Temperatur in den Zylinder 18 ein, um die Zündfähigkeit und Stabilität der kompressionsgezündeten Verbrennung zu verbessern. Im Einzelnen schaltet das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 ein, um das Auslassventil 22 in dem Auspufftakt und dem Ansaugtakt zweimal zu öffnen. Das Einleiten des heißen AGR-Gases hebt die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder 18 an und verbessert die Zündfähigkeit und die Stabilität der kompressionsgezündeten Verbrennung in dem Bereich (I). In dem Bereich (I) spritzt der Injektor 67, wie in 5A gezeigt, den Kraftstoff in den Zylinder 18 mindestens in einem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu einer Zwischenphase eines Verdichtungstakts ein. Somit wird in dem Zylinder 18 ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet. In dem Bereich (I) ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des Luft/Kraftstoff-Gemisches im Grunde ein theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F = 14,7 ± 0,5, ein Überschussluftverhältnis: λ ≈ 1). Wie in 4 durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, zeigt das Luft/Kraftstoff-Gemisch das A/F in einem Teil des Bereichs (I), in dem die Last relativ klein ist und eine Motordrehzahl relativ niedrig ist, mager gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
  • In dem Bereich (I) deaktiviert das PCM 10 die Zündkerze 25. Wie in 5A gezeigt ist, tritt eine Kompressionsselbstentzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Raum 19 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung auf.
  • In dem Betriebsbereich in dem CI-Modus ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Bereich (II), in dem die Last höher als die Last in dem Bereich (I) ist, das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1). Somit kann ein Dreiwegekatalysator verwendet werden. Wie später beschrieben wird, ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches auch in einem Betriebsbereich in dem SI-Modus das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Somit trägt das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, in dem Bereich (II) zu einer Vereinfachung der Steuerung beim Umschalten des Zündmodus zwischen dem SI-Modus und dem CI-Modus und einem Ausweiten des Betriebsbereichs in dem CI-Modus hin zu dem Bereich hoher Last bei.
  • Die Temperatur in dem Zylinder steigt mit Zunahme der Last des Motors spontan an. Somit reduziert dass PCM 10 die Menge des heißen AGR-Gases, um eine Vorzündung in dem Bereich (II) zu vermeiden. Die Menge des heißen AGR-Gases wird durch Anpassen einer in den Zylinder 18 eingeleiteten Menge von internem AGR-Gas angepasst. Die Menge des heißen AGR-Gases kann durch Anpassen einer Menge des externen AGR-Gases, das den AGR-Kühler 52 umgangen hat, angepasst werden.
  • In dem Bereich (II) leitet das PCM 10 gekühltes AGR-Gas bei einer relativ niedrigen Temperatur in den Zylinder 18 ein. Somit werden das heiße AGR-Gas hoher Temperatur und das gekühlte AGR-Gas niedriger Temperatur in einem geeigneten Verhältnis in den Zylinder 18 eingeleitet. Dies optimiert die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder 18, vermeidet eine schnelle Verbrennung, während die Zündfähigkeit der Kompressionszündung sichergestellt wird, und stabilisiert die kompressionsgezündete Verbrennung.
  • Somit soll das PCM 10 die Temperatur in dem Zylinder 18 in dem Bereich (II), der die Grenze zwischen dem CI-Modus und dem SI-Modus umfasst, senken. Dennoch kann die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder 18 eventuell steigen. Wenn der Kraftstoff in den Zylinder 18 in einem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Zwischenphase des Verdichtungstakts in dem Bereich (II) eingespritzt wird, kann eventuell eine anomale Verbrennung, wie etwa Vorzündung etc., auftreten. Wenn eine große Menge des gekühlten AGR-Gases niedriger Temperatur eingeleitet wird, um die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder zu senken, um die Vorzündung zu vermeiden, kann sich wiederum die Zündfähigkeit der Kompressionszündung verschlechtern. Im Einzelnen kann in dem Bereich (II) die kompressionsgezündete Verbrennung einfach durch Steuern der Temperatur in dem Zylinder 18 nicht stabil ausgeführt werden. In dem Bereich (II) führt das PCM 10 somit zusätzlich zur Steuerung der Temperatur in dem Zylinder 18 eine erfinderische Kraftstoffeinspritzung aus, wodurch die anomale Verbrennung wie etwa Vorzündung etc. vermieden und die kompressionsgezündete Verbrennung stabilisiert wird. Im Einzelnen wird bei der erfinderischen Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff in den Zylinder 18 bei einem signifikant erhöhten Druck gegenüber einem herkömmlicherweise genutzten Druck mindestens in einem Zeitraum von einer Endphase des Verdichtungstakts zu einer Anfangsphase eines Arbeitstakt eingespritzt (nachstehend wird der Zeitraum als Spätverstellzeitraum bezeichnet), wie in 5B gezeigt ist. Diese charakteristische Kraftstoffeinspritzung wird nachstehend als ”spät verstellte Einspritzung hohen Drucks” oder einfach ”spät verstellte Einspritzung” bezeichnet. Die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks macht es möglich, die anomale Verbrennung in dem Bereich (II) zu vermeiden und die kompressionsgezündete Verbrennung zu stabilisieren. Die Einzelheiten der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks werden später beschrieben.
  • Während der Betriebsbereich in dem CI-Modus in die zwei Bereiche gemäß der Wert der Last des Motors unterteilt ist, ist der Betriebsbereich in dem SI-Modus in etwa gemäß dem Wert einer Motordrehzahl in zwei Bereiche unterteilt, d. h. einen Bereich (III) und einen Bereich (IV). Angenommen, dass in dem gezeigten Beispiel der Betriebsbereich des Motors 1 in einen Bereich niedriger Drehzahl und einen Bereich hoher Drehzahl unterteilt ist, dann entspricht der Bereich (III) einem Bereich niedriger Drehzahl und einem Teil niedriger Last in dem Bereich hoher Drehzahl und der Bereich (IV) entspricht einem Teil hoher Last in dem Bereich hoher Drehzahl. Eine Grenze zwischen dem Bereich (III) und dem Bereich (IV) ist nicht auf die gezeigte Grenze beschränkt.
  • Sowohl in dem Bereich UIII) als auch dem Bereich (VI) ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) wie das A/F in dem Bereich (II). Somit ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches bei dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) über die Grenze zwischen dem CI-Modus und dem SI-Modus konstant. In dem SI-Modus (d. h. in dem Bereich (III) und dem Bereich (IV)) öffnet das PCM 10 im Grunde die Drosselklappe 36 voll und passt den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 511 an. Somit passt das PCM 10 ein Verhältnis einer in den Zylinder 18 eingeleiteten Frischluftmenge und einer Menge des externen AGR-Gases an. In dem Betriebsbereich in dem SI-Modus kann das PCM 10 auch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 in einem Bereich, in dem die Last relativ niedrig ist, reduzieren. Das Anpasse der Frischluftmenge durch Anpassen des Verhältnisses des in den Zylinder 18 eingeleiteten Gases reduziert Pumpverluste. Ferner hält das Einleiten einer großen Menge des AGR-Gases in den Zylinder 18 die Verbrennungstemperatur bei der fremdgezündeten Verbrennung niedrig, wodurch Kühlverluste reduziert werden. In dem Betriebsbereich in dem SI-Modus leitet das PCM 10 das externe AGR-Gas, das hauptsächlich durch den AGR-Kühler 52 gekühlt wird, in den Zylinder 18 ein. Dies ist beim Vermeiden anomaler Verbrennung und beim Reduzieren der Erzeugung von Roh-NOx vorteilhaft. In einem voll offenen Lastbereich schließt das PCM 10 das AGR-Ventil 511, um die Menge des externen AGR-Gases auf null zu reduzieren.
  • In dem SI-Modus-Bereich stoppt das PCM 10 das Einleiten des AGR-Gases und steuert den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 gemäß der von dem Injektor 67 eingespritzten Kraftstoffmenge, um die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge anzupassen, so dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) aufweist.
  • Das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 wird wie vorstehend beschrieben auf 15 oder höher (z. B. 18) gesetzt. Ein hohes Verdichtungsverhältnis hebt die Kompressionsendtemperatur und den Kompressionsenddruck an. Insbesondere in dem Bereich niedriger Last in dem CI-Modus-Bereich (z. B. der Bereich (I)) stabilisiert somit der Motor 1 mit dem hohen Verdichtungsverhältnis die kompressionsgezündete Verbrennung vorteilhaft. Der Motor 1 mit dem hohen Verdichtungsverhältnis kann dagegen leicht die anomale Verbrennung, wie etwa Vorzündung, Klopfen, etc., in dem SI-Modus-Bereich, der ein Bereich hoher Last ist, hervorrufen.
  • Somit führt das PCM 10 in dem SI-Modus die vorstehend beschriebene auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem Bereich (III) und dem Bereich (IV) aus, um die anomale Verbrennung zu vermeiden. Im Einzelnen spritzt der Injektor 67 in dem Bereich (III) den Kraftstoff in den Zylinder 18 in dem auf spät verstellten Zeitraum von der Endphase des Verdichtungstakts zu der Anfangsphase des Arbeitstakts bei einem hohen Kraftstoffdruck von 30 MPa oder höher ein, wie in 5C gezeigt ist. Der Injektor 67 führt in dem Bereich (III) nur die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung aus. In dem Bereich (IV) spritzt der Injektor 67, wie in 5D gezeigt, einen Teil des Kraftstoffs in den Zylinder 18 in einem Zeitraum des Ansaugtakts ein, in dem das Einlassventil 21 offen ist, und spritzt den verbleibenden Kraftstoff in dem Zylinder 18 in dem auf spät verstellten Zeitraum ein. D. h. der Injektor 67 führt in dem Bereich (IV) eine geteilte Kraftstoffeinspritzung aus. Der ”Zeitraum des Einlasstakts, in dem das Einlassventil 21 offen ist” ist ein Zeitraum, der nicht beruhend auf der Position des Kolbens, sondern beruhend auf dem Öffnungs- oder Schließzustand des Einlassventils 21 definiert ist. Der Zeitpunkt, bei dem der ”Einlasstakt” endet, kann sich somit von dem Zeitpunkt unterscheiden, bei dem der Kolben gemäß der Zeitsteuerung des Schließens des Einlassventils 21, der durch den VVL 73 oder den VVT 72 geändert wird, einen unteren Totpunkt des Ansaugens erreicht.
  • Unter Bezug auf 6 wird nachstehend die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem SI-Modus beschrieben. 6 ist ein Graph, der einen Vergleich zwischen SI-Verbrennung durch die vorstehend beschriebene auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung (durch eine durchgehende Linie angedeutet) und einer herkömmlichen SI-Verbrennung durch Einspritzen des Kraftstoffs in dem Zeitraum des Ansaugtakts (durch eine gestrichelte Linie angedeutet) hinsichtlich einer Wärmefreisetzungsrate (ein oberer Abschnitt des Graphen) und Reaktionsvermögen eines unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches (ein unterer Abschnitt des Graphen) zeigt. In 6 stellt eine horizontale Achse einen Kurbelwinkel dar. Der Vergleich beruht auf der Annahme, dass der Betriebszustand des Motors 1 sich in einem Bereich hoher Last und niedriger Drehzahl befindet (d. h. dem Bereich (III)) befindet und in der SI-Verbrennung durch die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung und bei der herkömmlichen SI-Verbrennung die gleiche Menge Kraftstoff eingespritzt wird.
  • Bei der herkömmlichen SI-Verbrennung spritzt der Injektor 67 eine vorbestimmte Kraftstoffmenge in dem Zeitraum des Ansaugtakts (in dem oberen Abschnitt des Graphen durch eine gestrichelte Linie angedeutet) in den Zylinder 18 ein. In dem Zylinder 18 wird ein relativ homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet, bevor der Kolben 14 nach der Kraftstoffeinspritzung den oberen Totpunkt der Verdichtung erreicht. In dem gezeigten Beispiel zündet die Zündkerze 25 das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18 bei einem vorbestimmten Zeitpunkt, der durch einen offenen Kreis angedeutet ist, nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung, um die Verbrennung zu starten. Nach dem Start der Verbrennung erreicht die Wärmefreisetzungsrate ihre Spitze, und dann endet die Verbrennung, wie in dem oberen Abschnitt des Graphen von 6 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Ein Zeitraum ab dem Start der Kraftstoffeinspritzung bis zu dem Ende der Verbrennung entspricht der Reaktionszeit des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches (nachstehend einfach als Reaktionszeit bezeichnet). Wie in dem unteren Abschnitt des Graphen von 6 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, läuft die Reaktion des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches allmählich über die Reaktionszeit ab. Eine gestrichelte Linie in 6 deutet einen Zündungsschwellenwert des Reaktionsvermögens des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches an, bei dem das unverbrannte Luft/Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Da die herkömmliche SI-Verbrennung in dem Bereich niedriger Drehzahl ausgeführt wird, ist die Reaktionszeit sehr lang, über die die Reaktion des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches andauert. Somit überschreitet bei der herkömmlichen SI-Verbrennung das Reaktionsvermögen des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches den Zündungsschwellenwert vor und nach der Zündung, wodurch die anomale Verbrennung, wie etwa Vorzündung, Klopfen, etc., hervorgerufen wird.
  • Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung soll dagegen durch Reduzieren der Reaktionszeit die anomale Verbrennung vermeiden. Wie in 6 gezeigt ist, ist die Reaktionszeit im Einzelnen eine Summe eines Zeitraums, über den der Injektor 67 den Kraftstoff einspritzt (d. h. (1) eines Einspritzzeitraums), eines Zeitraums ab der Beendigung der Einspritzung bis zur Bildung eines verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Gemisches um die Zündkerze 25 (d. h. (2) ein Zeitraum der Bildung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches) und eines Zeitraums bis zum Ende der durch die Zündung gestarteten Verbrennung (d. h. (3) ein Verbrennungszeitraum), d. h. (1) + (2) + (3). Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung reduziert jeweils den Einspritzzeitraum, den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches und den Verbrennungszeitraum, um die Reaktionszeit zu reduzieren. Dies wird nachstehend näher beschrieben.
  • Ein hoher Kraftstoffdruck steigert die Menge des von dem Injektor 67 pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffs relativ. Wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs konstant gehalten wird, stellen der Kraftstoffdruck und der Kraftstoffeinspritzzeitraum somit grob eine Beziehung her, bei der der Einspritzzeitraum mit Abnahme des Kraftstoffdrucks größer wird, d. h. der Einspritzzeitraum wird mit Anstieg des Kraftstoffdrucks kleiner. Daher reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung, bei der der Kraftstoffdruck signifikant höher als der herkömmliche Kraftstoffdruck eingestellt ist, den Einspritzzeitraum.
  • Der hohe Kraftstoffdruck zerstäubt den in den Zylinder 18 eingespritzten Kraftstoff auf vorteilhafte Weise und vergrößert die zurückgelegte Strecke des eingespritzten Kraftstoffs. Somit stellen der Kraftstoffdruck und die Kraftstoffverdampfungszeit grob eine Beziehung her, bei der die Kraftstoffverdampfungszeit mit Abnahme des Kraftstoffdrucks zunimmt, d. h. die Kraftstoffverdampfungszeit nimmt mit Anstieg des Kraftstoffdrucks ab. Ferner stellen der Kraftstoffdruck und die Zeit, die es dauert, bis der zerstäubte Kraftstoff die Nähe der Zündkerze 25 erreicht, grob eine Beziehung her, bei der die Zeit mit Sinken des Kraftstoffdrucks zunimmt, d. h. die Zeit mit Anstieg des Kraftstoffdrucks abnimmt. Da der Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches eine Summe der Kraftstoffverdampfungszeit und der Zeit ist, die es dauert, bis der zerstäubte Kraftstoff die Nähe der Zündkerze 25 erreicht, nimmt der Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches mit Anstieg des Kraftstoffdrucks ab. Daher reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung, bei der der Kraftstoffdruck signifikant höher als der herkömmliche Kraftstoffdruck eingestellt ist, die Kraftstoffverdampfungszeit und die Zeit, die es dauert, bis der eingesprühte Kraftstoff die Nähe der Zündkerze 25 erreicht, wodurch der Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches reduziert wird. Wie in 6 durch offene Kreise angedeutet ist, vergrößert dagegen die herkömmliche Kraftstoffeinspritzung bei einem niedrigen Kraftstoffdruck in dem Ansaugtakt den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches signifikant. In dem SI-Modus reduziert die vorstehend beschriebene Kombination aus dem Mehrlochinjektor 67 und der Aushöhlung 141 die Zeit, die es dauert, bis der eingesprühte Kraftstoff nach der Kraftstoffeinspritzung die Nähe der Zündkerze 25 erreicht, wodurch der Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft reduziert wird.
  • Das Reduzieren des Einspritzzeitraums und des Zeitraums der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches macht es möglich, den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, genauer gesagt den Zeitpunkt des Starts der Einspritzung, relativ auf spät zu verstellen. Bei der auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung wird der Kraftstoff in dem auf spät verstellten Zeitraum ab der Endphase des Verdichtungstakts bis zu der Anfangsphase des Arbeitstakts in den Zylinder 18 eingespritzt, wie in dem oberen Abschnitt des Graphen von 6 gezeigt ist. Da der Kraftstoff bei dem hohen Kraftstoffdruck in den Zylinder 18 eingespritzt wird, nimmt in dem Zylinder eine Verwirbelung zu und in dem Zylinder 18 nimmt die Verwirbelungsenergie zu. Die hohe Verwirbelungsenergie reduziert den Verbrennungszeitraum kombiniert mit dem relativ auf spät verstellten Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf vorteilhafte Weise.
  • Wenn im Einzelnen der Kraftstoff in dem auf spät verstellten Zeitraum eingespritzt wird, stellen der Kraftstoffdruck und die Verwirbelungsenergie in dem Verbrennungszeitraum grob eine Beziehung her, bei der die Verwirbelungsenergie bei Sinken des Kraftstoffdrucks abnimmt, d. h. die Verwirbelungsenergie mit Anstieg des Kraftstoffdrucks zunimmt. Angenommen, dass der Kraftstoff bei einem hohen Kraftstoffdruck in dem Zeitraum des Ansaugtakts in den Zylinder 18 eingespritzt wird, wird die Verwirbelung in dem Zylinder 18 reduziert, da es lange dauert, bis das Luft/Kraftstoff-Gemisch nach dem Start der Einspritzung gezündet wird und das Innere des Zylinders 18 in dem Verdichtungstakt nach dem Ansaugtakt verdichtet wird. Wenn der Kraftstoff in dem Zeitraum des Einlasstakts eingespritzt wird, nimmt dadurch die Verwirbelungsenergie in dem Verbrennungszeitraum unabhängig vom Wert des Kraftstoffdrucks relativ ab.
  • Die Verwirbelungsenergie in dem Verbrennungszeitraum und der Verbrennungszeitraum stellen grob eine Beziehung her, bei der der Verbrennungszeitraum mit Abnahme der Verwirbelungsenergie größer wird, d. h. der Verbrennungszeitraum mit Zunahme der Verwirbelungsenergie kleiner wird. Demgemäß stellen der Kraftstoffdruck und der Verbrennungszeitraum eine Beziehung her, bei der der Verbrennungszeitraum mit Abnahme des Kraftstoffdrucks größer wird, d. h. der Verbrennungszeitraum wird mit Anstieg des Kraftstoffdrucks kleiner. Im Einzelnen reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung den Verbrennungszeitraum. Dagegen vergrößert die herkömmliche Kraftstoffeinspritzung bei niedrigem Kraftstoffdruck in dem Ansaugtakt den Verbrennungszeitraum. Der Mehrlochinjektor 67 vergrößert vorteilhaft die Verwirbelungsenergie in dem Zylinder 18 und reduziert vorteilhaft den Verbrennungszeitraum. Ferner ist das Kombinieren des Mehrlochinjektors 67 und der Aushöhlung 141, um den eingesprühten Kraftstoff in der Aushöhlung 141 aufzunehmen, ebenfalls beim Reduzieren des Verbrennungszeitraums vorteilhaft.
  • Wie vorstehend beschrieben reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung jeweils den Einspritzzeitraum, den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches und den Verbrennungszeitraum. Wie in 6 gezeigt wird dadurch die Reaktionszeit des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches ab Start der Kraftstoffeinspritzung SOI bis zu dem Ende der Verbrennung θend verglichen mit dem Fall, da die herkömmliche Kraftstoffeinspritzung in dem Zeitraum des Einlasstakts ausgeführt wird, signifikant verkürzt. Bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung, die bei dem niedrigen Kraftstoffdruck in dem Ansaugtakt ausgeführt wird, überschreitet das Reaktionsvermögen des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches am Ende der Verbrennung den Zündungsschwellenwert, der in dem oberen Abschnitt des Graphen von 6 durch einen offenen Kreis angedeutet ist, wodurch die anomale Verbrennung hervorgerufen wird. Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung reduziert dagegen die Reaktionszeit, wodurch die Reaktion des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches am Ende der Verbrennung verlangsamt und die anomale Verbrennung vermieden wird, wie durch einen ausgefüllten Kreis angedeutet ist. Bei der durch die offenen und ausgefüllten Kreise in dem oberen Graphen von 6 angedeuteten Einspritzung wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch gleichzeitig gezündet.
  • Der zum Beispiel auf 30 MPa oder höher eingestellte Kraftstoffdruck kann den Verbrennungszeitraum effektiv reduzieren. Der Kraftstoffdruck von 30 MPa oder höher kann sowohl den Einspritzzeitraum als auch den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches effektiv reduzieren. Der Kraftstoffdruck wird vorzugsweise nach Bedarf gemäß den Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs, der mindestens Benzin enthält, eingestellt. Ein oberer Grenzwert des Kraftstoffdrucks kann zum Beispiel 120 MPa betragen.
  • Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung vermeiden das Auftreten der anomalen Verbrennung in dem SI-Modus durch Formulieren der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder 18. Im Gegensatz zu dieser Kraftstoffeinspritzung ist das Spätverstellen des Zeitpunkts der Zündung zum Vermeiden der anomalen Verbrennung bekannt. Das Spätverstellen des Zündzeitpunkts verlangsamt die Reaktion des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches durch Reduzieren des Anstiegs der Temperatur und des Drucks des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches. Das Spätverstellen des Zündzeitpunkts führt aber zu einer Abnahme des Wärmewirkungsgrads und des Drehmoments. Dagegen kann die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung den Zündzeitpunkt durch Vermeiden der anomalen Verbrennung durch die formulierte Kraftstoffeinspritzung auf früh verstellen, wodurch der Wärmewirkungsgrad und das Drehmoment verbessert werden. Im Einzelnen vermeidet die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung nicht nur die anomale Verbrennung, sondern verstellt den Zündzeitpunkt auch früh, um den Wärmewirkungsgrad vorteilhaft zu verbessern.
  • Wie vorstehend beschrieben reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem SI-Modus jeweils den Einspritzzeitraum, den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches und den Verbrennungszeitraum. Die in dem Bereich (II) in dem CI-Modus ausgeführte auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung reduziert jeweils den Einspritzzeitraum und den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Im Einzelnen nimmt die Verwirbelung in dem Zylinder 18 durch Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder 18 bei dem hohen Kraftstoffdruck zu. Dies fördert das Mischen des zerstäubten Kraftstoffs. Selbst wenn der Kraftstoff bei dem auf spät verstellten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung eingespritzt wird, kann somit das relativ homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch schnell in dem Zylinder 18 gebildet werden.
  • Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem CI-Modus wird in dem Betriebsbereich des Motors ausgeführt, in dem die Last relativ hoch ist. Der Injektor 67 spritzt im Einzelnen den Kraftstoff bei dem auf spät verstellten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verbrennung in den Zylinder 18 ein. Somit kann die Vorzündung in dem Verdichtungstakt verhindert werden und das nahezu homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch kann wie vorstehend beschrieben schnell gebildet werden. Dadurch wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung zuverlässig kompressionsgezündet. Wenn die Verbrennung in dem Arbeitstakt ausgeführt wird, bei dem der Druck in dem Zylinder 18 aufgrund von Fahrbetrieb allmählich abnimmt, läuft die Verbrennung langsam ab, wodurch ein schneller Anstieg der Rate des Druckanstiegs (dP/dθ) in dem Zylinder 18, der mit der kompressionsgezündeten Verbrennung einhergeht, vermieden wird. Dies beseitigt NVH-Einschränkungen, wodurch der Bereich in dem CI-Modus hin zu dem Bereich hoher Last ausgeweitet wird.
  • Zurück zur Beschreibung des SI-Modus reduziert die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem SI-Modus wie vorstehend beschrieben die Reaktionszeit des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches durch Einspritzen des Kraftstoffs in dem auf spät verstellten Zeitraum. Die Reduktion der Reaktionszeit ist in dem Bereich niedriger Drehzahl, in dem die Drehzahl des Motors 1 relativ niedrig ist, da für ein Ändern eines Kurbelwinkels eine lange tatsächliche Zeit erforderlich ist, vorteilhaft. Die Reduktion der Reaktionszeit ist dagegen beim Vermeiden der anomalen Verbrennung in dem Bereich hoher Drehzahl, in dem die Drehzahl des Motors 1 relativ hoch ist, da die zum Ändern des Kurbelwinkels erforderliche tatsächliche Zeit kurz ist, weniger effektiv. Umgekehrt wird bei der auf spät verstellten Einspritzung der Kraftstoff bei einem Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung in den Zylinder 18 eingespritzt. Somit wird ein kraftstofffreies Gas in Zylinder, d. h. Luft mit einem hohen spezifischen Wärmeverhältnis, in dem Verdichtungstakt verdichtet. Dies hebt die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder 18 an, und die erhöhte Kompressionsendtemperatur kann zu dem Klopfen führen. Bei der auf spät verstellten Einspritzung in dem Bereich (IV), in dem eine einzuspritzende Kraftstoffmenge zunimmt, muss der Zündzeitpunkt somit auf spät verstellt werden, um das Klopfen zu vermeiden.
  • In dem Bereich (IV) in dem SI-Modus, in dem die Drehzahl relativ hoch ist und die Last hoch ist, wie in 4 gezeigt ist, spritzt der Injektor 67 einen Teil des Kraftstoffs in dem Ansaugtakt in den Zylinder 18 ein und spritzt in dem auf spät verstellten Zeitraum den verbleibenden Kraftstoff in den Zylinder 18 ein, wie in 5D gezeigt ist. Die Einspritzung des Ansaugtakts reduziert das spezifische Wärmeverhältnis des Gases in dem Zylinder (d. h. des den Kraftstoff enthaltenden Luft/Kraftstoff-Gemisches) in dem Verdichtungstakt, wodurch die Kompressionsendtemperatur reduziert wird. Die reduzierte Kompressionsendtemperatur reduziert das Klopfen, und das PCM 10 kann den Zündzeitpunkt auf früh verstellen.
  • Die auf spät verstelle Hochdruckeinspritzung in dem Bereich (IV) verstärkt die Verwirbelung in dem Zylinder 18 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung, um den Verbrennungszeitraum wie vorstehend beschrieben zu reduzieren. Dies ist auch beim Reduzieren des Klopfens vorteilhaft, und das PCM 10 kann den Zündzeitpunkt weiter auf früh verstellen. Somit vermeidet in dem Bereich (IV) die geteilte Einspritzung, die die Einspritzung in dem Ansaugtakt und die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung umfasst, die anomale Verbrennung und verbessert den Wärmewirkungsgrad.
  • In dem Bereich (IV) kann die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung durch die Mehrpunktzündung ersetzt werden, um den Verbrennungszeitraum zu verkleinern. Die Mehrpunkteinspritzung nutzt mehrere Zündkerzen, die in dem Brennraum angeordnet sind. Im Einzelnen spritzt der Injektor 67 in dem Bereich (IV) den Kraftstoff in dem Ansaugtakt ein und das PCM 10 steuert die mehreren Zündkerzen an, um die Mehrpunktzündung auszuführen. Bei der Mehrpunktzündung breitet sich eine Flamme von mehreren in dem Zylinder 18 erzeugten Funken aus, die Flamme wächst schnell, um den Verbrennungszeitraum zu reduzieren. Dadurch reduziert die Mehrpunktzündung wie die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung den Verbrennungszeitraum, um den Wärmewirkungsgrad vorteilhaft zu verbessern.
  • (Steuerung des Umschaltens vom SI-Modus zum CI-Modus)
  • Bei der fremdgezündeten Verbrennung ist der Wärmewirkungsgrad verglichen mit dem der kompressionsgezündeten Verbrennung niedrig und die Temperatur des Verbrennungsgases ist relativ hoch. Bei dem CI-Modus, bei dem die kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt wird, wird dagegen mindestens das innere AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet, um die Temperatur in dem Zylinder 18 anzuheben und die Zündfähigkeit der Kompressionszündung wie vorstehend beschrieben sicherzustellen.
  • Unmittelbar nach dem Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus, bei dem die Temperatur des Verbrennungsgases relativ hoch ist, zu dem CI-Modus, ist die Temperatur in dem Zylinder 18 hoch und das von der fremdgezündeten Verbrennung erzeuge Abgas hoher Temperatur wird in den Zylinder 18 eingeleitet. Somit führt der Motor 1 die kompressionsgezündete Verbrennung aus, während die Temperatur in dem Zylinder 18 hoch ist. Wenn bei diesem Zeitpunkt der Injektor 67 den Kraftstoff bei einem relativ frühen Zeitpunkt, etwa im Ansaugtakt, in den Zylinder 18 einspritzt, tritt in dem Verdichtungstakt die Vorzündung auf, wodurch die Rate des Druckanstiegs (dP/dθ) in dem Zylinder 18 schnell angehoben wird und ein lautes Verbrennungsgeräusch hervorgerufen wird. Somit führt der Motor 1 eine Übergangssteuerung aus, um die Vorzündung beim Wechseln vom SI-Modus zum CI-Modus zu vermeiden und um den Anstieg des Verbrennungsgeräusches zu vermeiden.
  • Zum Beispiel in dem Betriebsbereich in dem heißen Zustand, der in 4 gezeigt ist, wird das Umschalten vom SI-Modus zum CI-Modus ausgeführt, wenn der Motor 1 von dem Bereich hoher Last, der der SI-Modus ist, zu dem Bereich niedriger Last, in dem der CI-Modus ist, geschaltet wird. Wenn im Einzelnen die Last des Motors 1 sinkt, wird der Motor 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet. Der Motor 1 kann nahe der Grenze zwischen dem SI-Modus und dem CI-Modus von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet werden, selbst wenn die Last des Motors 1 unverändert ist.
  • Wenn sich der Motor 1 in einem kalten oder halberwärmenden Zustand befindet, in dem die Temperatur des Motors 1 niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird die kompressionsgezündete Verbrennung nicht stabilisiert. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, führt das PCM 10 somit nicht den CI-Modusbetrieb aus, sondern führt in dem gesamten Betriebsbereich des Motors 1 den SI-Modusbetrieb aus. Wenn wie in 4 gezeigt der Motor sich in dem warmen Zustand befindet, in dem die Temperatur bei der vorbestimmten Temperatur oder höher liegt, führt das PCM 10 den CI-Modusbetrieb in einem Teil des Betriebsbereichs aus. Wenn die Temperatur von dem kalten Zustand zu dem warmen Zustand nach dem Start des Motors 1 allmählich steigt, kann der Motor 1 somit bei unveränderter Last des Motors von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet werden.
  • Im Hinblick auf eine stabilisierte Verbrennung führt das PCM 10 den SI-Modusbetrieb aus, wenn sich der Motor 1 im Leerlauf befindet. Wenn der Motor 1 von dem Leerlaufzustand zu dem Bereich niedriger Last geschaltet wird, in dem der CI-Modusbetrieb ausgeführt wird, wird der Motor 1 somit von dem SI-Modus niedriger Last zu dem CI-Modus niedriger Last umgeschaltet. Ferner ist der Motor 1 ausgelegt, um die Kraftstoffzufuhr zu stoppen, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Da die Temperatur in dem Zylinder 18 abnimmt, während die Kraftstoffzufuhr gestoppt wird, kann die kompressionsgezündete Verbrennung in manchen Fällen unmittelbar nach erneuter Zufuhr des Kraftstoffs nicht ausgeführt werden. Das PCM 10 führt somit den SI-Modusbetrieb selbst in dem Bereich des CI-Modus unmittelbar nach erneuter Zufuhr des Kraftstoffs aus, um die Verbrennung zuverlässig zu stabilisieren. Wen die Temperatur in dem Zylinder 18 danach steigt, so dass der CI-Modusbetrieb ausgeführt werden kann, schaltet das PCM 10 den SI-Modus zu dem CI-Modus um. Im Einzelnen wird der Motor 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet, selbst wenn die Last nicht wesentlich geändert wird. Das Umschalten von dem SI-Modus niedriger Last zu dem CI-Modus niedriger Last, d. h. das Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus ohne wesentliche Änderung der Last des Motors 1, wird in verschiedenen Situationen ausgeführt.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, das die Übergangssteuerung zeigt, die ausgeführt wird, wenn der Motor 1 von dem SI-Modus, bei dem kein externes AGR-Gas eingeleitet wird, zu dem CI-Modus umgeschaltet wird. 7 zeigt im Einzelnen Beispiele, wie der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Zeitpunkt der Fremdzündung geändert werden, wie der Druck in dem Zylinder geändert wird und wie die Einlass-/Auslassventile geöffnet werden, wie der Öffnungsgrad der Drosselklappe geändert wird und wie der Gaszustand in dem Zylinder geändert wird. In 7 ändert sich der Kurbelwinkel auf der Seite von links nach rechts (d. h. Zeit verstreicht). Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, der Zeitpunkt der Fremdzündung und die Druckänderung in dem Zylinder werden beschrieben, um die offenbarte Technologie zu veranschaulichen, und die offenbarte Technologie ist nicht auf diese Zeitpunkte beschränkt (das gleiche gilt für 8, etc.). Der SI-Modus, in dem das externe AGR-Gas nicht eingeleitet wird, entspricht dem SI-Modusbetrieb, der ausgeführt wird, wenn die Last des Motors zum Beispiel niedrig ist. Das in 7 gezeigte Zeitdiagramm entspricht somit dem Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus niedriger Last zu dem CI-Modus niedriger Last.
  • In dem ersten Zyklus an der Spalte ganz links in 7 wird der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff in einem Zeitraum von dem Ansaugtakt bis zur Anfangsphase des Verdichtungstakts ein, und die Zündkerze 25 führt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung eine Fremdzündung aus. In dem ersten Zyklus hat das Luft/Kraftstoff-Gemisch das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) und der einlassseitige VVL 72 steuert das Einlassventil 21 mit dem Nocken großen Hubs an, während der VVT 72 das Einlassventil 21 bei einem auf spät verstellten Zeitpunkt nach dem unteren Totpunkt des Ansaugens schließt, so dass die Frischluftmenge für die Menge eingespritzten Kraftstoffs geeignet ist. Das PCM 10 verstellt somit den Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 auf spät, um die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge zu reduzieren (siehe den Gaszustand in dem Zylinder, der in der untersten Zeile in 7 gezeigt ist). Bei dem in 7 gezeigten Steuerungsbeispiel reduziert das PCM 10 den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 in dem ersten Zyklus, um die Frischluftmenge weiter zu reduzieren, um dem Betriebszustand des Motors 1 zu entsprechen. Bei der Vorbereitung auf das Umschalten zu dem CI-Modus, bei dem die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, öffnet das PCM 10 die Drosselklappe 36 allmählich zu dem voll offenen Zustand. Wie vorstehend beschrieben ist die Last des Motors 1 in dem ersten Zyklus niedrig, auch wenn der erste Zyklus in dem SI-Modus ausgeführt wird. Somit leitet das PCM 10 kein externes AGR-Gas in den Zylinder 18 ein. Der auslassseitige VVL 71 ist abgeschaltet. Im Einzelnen leitet das PCM 10 kein internes AGR-Gas in den Zylinder 18 ein. In dem ersten Zyklus, in dem die fremdgezündete Verbrennung ausgeführt wird, steigt die Temperatur des Abgases (d. h. es wird das verbrannte Gas hoher Temperatur erzeugt). Da keine externen und internen AGR-Gase in den Zylinder 18 eingeleitet werden, wird das Abgas hoher Temperatur in dem folgenden zweiten Zyklus nicht wesentlich in den Zylinder 18 eingeleitet.
  • Der zweite Zyklus entspricht einem Zyklus zum Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus. Im Einzelnen wird dieser Zyklus in einem Übergangsmodus ausgeführt. Das PCM 10 deaktiviert die Zündkerze 25, um die kompressionsgezündete Verbrennung auszuführen. Ferner öffnet das PCM 10 die Drosselklappe vollständig und der einlassseitige VVL 73 schaltet den Nocken großen Hubs, der das Einlassventil ansteuert, zu dem Nocken kleinen Hubs um. Der VVT ist inaktiv und die Phase des Einlassventils 21 ändert sich nicht. Der Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 wird somit sofort von dem Zeitpunkt in dem Verdichtungstakt in dem ersten Zyklus zu dem Zeitpunkt nahe dem unteren Totpunkt des Ansaugens geändert, wodurch die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge vergrößert wird. Der Zeitpunkt des Öffnens/Schließens des Einlassventils 21 entspricht dem später beschriebenen Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils, das zweimal von dem dritten Zyklus gestartet wird.
  • In dem zweiten Zyklus stellt das PCM 10 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt bis zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts, wie er in dem ersten Zyklus eingestellt ist, ein und stellt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ähnlich der in dem ersten Zyklus eingespritzten Menge ein. Verglichen mit dem ersten Zyklus nimmt die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge zu, während sich die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nicht ändert. In dem zweiten Zyklus weist das Luft/Kraftstoff-Gemisch somit das A/F mager gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf. In dem zweiten Zyklus leitet das PCM 10 auch nicht das Abgas (die externen und internen AGR-Gase) in den Zylinder 18 ein.
  • In dem zweiten Zyklus wird die kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt und das Abgas wird nicht in den Zylinder 18 eingeleitet. Somit sinkt die Temperatur in dem Zylinder 18. In dem zweiten Zyklus wird die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge vergrößert, um den Zylinder 18 mit der Frischluft bei relativ niedriger Temperatur zu füllen. Dies reduziert die Temperatur in dem Zylinder 18 vor dem Start der Verdichtung. In dem zweiten Zyklus nach dem in dem SI-Modus ausgeführten ersten Zyklus, in dem die Temperatur in dem Zylinder 18 relativ einfach steigt, verursacht das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18 keine Vorzündung und wird bei einem geeigneten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung kompressionsgezündet. In dem zweiten Zyklus sinkt die Temperatur des Verbrennungsgases stark, da das Luft/Kraftstoff-Gemisch das A/F-Verhältnis mager gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist, Die Gasmenge ist relativ zu der Kraftstoffmenge groß und die kompressionsgezündete Verbrennung wird mit hohem Wärmewirkungsgrad ausgeführt. Dies senkt die Temperatur des aus dem Zylinder 18 in dem zweiten Zyklus ausgestoßenen Abgases. In dem in der untersten Zeile in 7 gezeigten Gaszustand ist das Temperaturniveau des ”verbrannten Gases” durch eine Steigung zwischen Schraffurlinien angedeutet. Eine kleine Steigung deutet die hohe Temperatur des verbrannten Gases an und eine große Steigung deutet die niedrige Temperatur des verbrannten Gases an.
  • Der folgende dritte Zyklus entspricht einem Zyklus zum Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem CI-Modus. In dem dritten Zyklus schaltet das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 ein. Im Einzelnen wird das Auslassventil 22 zweimal geöffnet, wodurch ein Teil des verbrannten Gases, das durch die kompressionsgezündete Verbrennung in dem zweiten Zyklus erzeugt wird, in den Zylinder 18 eingeleitet wird.
  • In dem dritten Zyklus öffnet/schließt der einlassseitige VVL 73 das Einlassventil 21 mit dem Nocken kleinen Hubs und das PCM 10 öffnet die Drosselklappe 36 vollständig in gleicher Weise wie in dem zweiten Zyklus. Wie in 7 gezeigt wird somit das interne AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet und die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge wird reduziert, um kleiner als die in dem zweiten Zyklus eingeleitete Menge zu sein. Demgemäß ist ein AGR-Verhältnis in dem zweiten Zyklus in dem Übergangsmodus niedriger als das AGR-Verhältnis in dem dritten Zyklus in dem CI-Modus. Das AGR-Verhältnis ist ein Verhältnis der Menge des Abgases zu der Gesamtmenge des Gases in dem Zylinder 18.
  • In dem dritten Zyklus wird ein Teil des verbrannten Gases in den Zylinder 18 eingeleitet. Das verbrannte Gas ist aber wie vorstehend beschrieben von relativ niedriger Temperatur. Der in dem zweiten Zyklus ausgeführte kompressionsgezündete Verbrennung reduziert die Temperatur in dem Zylinder 18. Somit steigt die Temperatur in dem Zylinder 18 in dem dritten Zyklus nicht übermäßig.
  • Der dritte Zyklus entspricht dem normalen CI-Modus. Das PCM 10 stellt somit den Zeitpunkt, bei dem der Injektor 67 den Kraftstoff einspritzt, in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts in gleicher Weise wie der zweite Zyklus ein. Dies erlaubt die Bildung des relativ homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder 18. Das PCM 10 stellt die Menge des in dem dritten Zyklus eingespritzten Kraftstoffs ähnlich zu der in dem zweiten Zyklus eingespritzten Menge ein. Dies macht das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches gleich dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder dazu mager. Das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches wird gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 festgelegt.
  • Das PCM 10 deaktiviert die Zündkerze 25 in dem dritten Zyklus in gleicher Weise wie in dem zweiten Zyklus. Wie vorstehend beschrieben steigt die Temperatur in dem Zylinder 18 in dem dritten Zyklus nicht übermäßig, die Vorzündung des in dem Zylinder 18 gebildeten relativ homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches tritt nicht auf und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung zuverlässig kompressionsgezündet und stabil verbrannt.
  • Die Übergangssteuerung vermeiden den Anstieg des Verbrennungsgeräusches beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus. Nach dem dritten Zyklus, bei dem das Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus erfolgt ist, wird eine Verbrennungssteuerung gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 ausgeführt.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, das die Übergangssteuerung beim Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus, bei dem das externe AGR-Gas eingeleitet wird, zu dem CI-Modus zeigt. Das Zeitdiagramm von 8 entspricht einer Situation, bei der der Motor 1 von dem SI-Modus hoher Last zu dem CI-Modus niedriger Last umgeschaltet wird. Im Einzelnen entspricht in dem in 4 gezeigten Betriebsbereich in dem warmen Zustand das Zeitdiagramm einer Situation, bei der der Motor 1 von dem Bereich (III) oder dem Bereich (IV), in dem der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben wird, zu dem Bereich (I) oder dem Bereich (II), in dem der Motor in dem CI-Modus betrieben wird, verschoben wird (siehe in 4 ein Pfeil (a)).
  • In dem ersten Zyklus, der in der Spalte ganz links in 8 gezeigt ist, wird im Einzelnen der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff in dem Zeitraum von der Endphase des Verdichtungstakts zu der Anfangsphase des Arbeitstakts ein. D. h. der Injektor 67 führt die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung aus. Die Zündkerze 25 führt die Fremdzündung nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung aus. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch hat das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1). Der einlassseitige VVL 73 steuert das Einlassventil 21 mit dem Nocken großen Hubs an und der VVT 72 setzt den Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 auf den Zeitpunkt nach dem unteren Totpunkt des Ansaugens, so dass die Frischluftmenge geeignet für die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ist. Das PCM 10 verstellt den Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 auf spät, um die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge zu reduzieren. In dem ersten Zyklus des Zeitdiagramms von 8 reduziert das PCM 10 den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 und vergrößert in gleicher Weise wie in dem ersten Zyklus in dem vorstehend beschriebenen Zeitdiagramm von 7 allmählich den Öffnungsgrad zu dem voll offenen Zustand.
  • In dem ersten Zyklus in dem Zeitdiagramm von 8 öffnet das PCM 10 das AGR-Ventil 511 und/oder das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531. Das externe AGR-Gas wird somit wie vorstehend beschrieben durch den AGR-Kanal 50 in den Zylinder 18 eingeleitet. Der auslassseitige VVL 71 ist ausgeschaltet und das interne AGR-Gas wird nicht in den Zylinder 18 eingeleitet. Die Temperatur des Abgases kann in dem ersten Zyklus, in dem die fremdgezündete Verbrennung ausgeführt wird, steigen.
  • Der folgende zweite Zyklus entspricht einem Übergangsmodus zum Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus. In dem zweiten Zyklus deaktiviert das PCM 10 somit die Zündkerze 25, um die kompressionsgezündete Verbrennung auszuführen. Das PCM 10 öffnet die Drosselklappe vollständig und der einlassseitige VVL 73 schaltet den Nocken großen Hubs, der das Einlassventil ansteuert, zu dem Nocken kleinen Hubs um. Der Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 wird somit sofort von dem Zeitpunkt in dem Verdichtungstakt in dem ersten Zyklus zu dem Zeitpunkt nahe dem unteren Totpunkt des Ansaugens geändert, wodurch die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge vergrößert wird.
  • In dem zweiten Zyklus schließt das PCM 10 das AGR-Ventil 511 und/oder das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 vollständig. Dies stoppt das Einleiten des externen AGR-Gases in den Zylinder 18. Da aber das externe AGR-System keine schnelle Reaktion auf die Steuerung zeigt, wird das in dem AGR-Kanal 50 verbleibende relativ heiße Abgas in dem zweiten Zyklus in den Zylinder 18 eingeleitet, selbst nachdem das AGR-Ventil 511 und das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 vollständig geschlossen sind (siehe den in der untersten Zeile von 8 gezeigten Gaszustand). Der auslassseitige VVL 71 ist in dem zweiten Zyklus dagegen immer noch abgeschaltet. Im Einzelnen leitet das PCM 10 kein internes AGR-Gas in den Zylinder 18 ein.
  • Das PCM stellt die Menge des von dem Injektor 67 eingespritzten Kraftstoffs so ein, dass sie im Wesentlichen gleich der in dem ersten Zyklus eingespritzten Menge ist. Das PCM 10 stellt den Zeitpunkt des Einspritzens des Kraftstoffs in dem Zeitpunkt von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts ein. Somit wird in dem zweiten Zyklus in dem Zylinder 18 das relativ homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet, das gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist.
  • Das PCM 10 aktiviert die Zündkerze 25 in dem zweiten Zyklus nicht ermöglicht eine Kompressionsselbstentzündung des gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis mageren homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung. In dem zweiten Zyklus nimmt die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge zu, um die Temperatur in dem Zylinder 18 vor dem Start der Verdichtung zu senken. Dadurch wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18 bei einem geeigneten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung kompressionsgezündet, ohne die Vorzündung hervorzurufen. In dem zweiten Zyklus ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager, und ein Verhältnis eines Arbeitsgases zu dem G/F des Kraftstoffs ist mager. Ferner sinkt die Temperatur des Verbrennungsgases, da die kompressionsgezündete Verbrennung mit hohem Wärmewirkungsgrad ausgeführt wird. Dadurch sinkt die Temperatur des in dem zweiten Zyklus ausgestoßenen Abgases.
  • Wie vorstehend beschrieben wird ein Teil des externen AGR-Gases in dem zweiten Zyklus in den Zylinder 18 eingeleitet. Demgemäß kann die Temperatur des Abgases leicht steigen. Der Einfachheit halber wird das verbrannte Gas in dem zweiten Zyklus als verbranntes Zwischentemperaturgas bei einer Zwischentemperatur zwischen der Temperatur eines verbrannten Gases hoher Temperatur und der Temperatur eines verbrannten Gases niedriger Temperatur bezeichnet. Wenn der auslassseitige VVL 73 in dem folgenden dritten Zyklus eingeschaltet wird, um eine große Menge des verbrannten Zwischentemperaturgases in den Zylinder 18 einzuleiten, kann die Temperatur in dem Zylinder 18 übermäßig steigen.
  • In dem in 8 gezeigten Steuerungsbeispiel führt das PCM 10 somit mehrere Zyklen kontinuierlich in dem Übergangsmodus aus. Im Einzelnen schaltet das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 aus, um den dritten Zyklus in gleicher Weise wie den zweiten Zyklus auszuführen. In dem dritten Zyklus bleibt das Abgas nicht in dem AGR-Kanal 50 und das Abgas wird nicht in den Zylinder 18 eingeleitet. Dadurch ist die Temperatur in dem Zylinder 18 vor dem Start der Verdichtung niedriger als die Temperatur in dem zweiten Zyklus und das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches ist gegenüber dem A/F in dem zweiten Zyklus mager. Somit wird die Temperatur des durch die kompressionsgezündete Verbrennung in dem dritten Zyklus ausgestoßenen Abgases reduziert, so dass sie niedriger als die Temperatur des in dem zweiten Zyklus ausgestoßenen Abgases ist (d. h. das verbrannte Gas niedriger Temperatur wird ausgestoßen).
  • Der vierte Zyklus entspricht einem Zyklus zum Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem CI-Modus. Der vierte Zyklus in dem Zeitdiagramm von 8 entspricht dem dritten Zyklus in dem Zeitdiagramm von 7. Das PCM 10 schaltet den auslassseitigen VVL 71 ein, um das Auslassventil 22 zweimal zu öffnen. Ein Teil des verbrannten Gases relativ niedriger Temperatur, das von der kompressionsgezündeten Verbrennung in dem dritten Zyklus erzeugt wird, wird in den Zylinder 18 eingeleitet. In dem vierten Zyklus wird die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge gegenüber der in dem zweiten und dritten Zyklus eingeleiteten Frischluftmenge reduziert, da das interne AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet wird. Im Einzelnen steigt das AGR-Verhältnis in dem vierten Zyklus.
  • Da der vierte Zyklus dem normalen CI-Modus entspricht, spritzt der Injektor 67 den Kraftstoff in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts ein. Die Menge des von dem Injektor 67 eingespritzten Kraftstoffs ist im Wesentlichen die gleiche wie die in dem Übergangsmodus in dem zweiten und dritten Zyklus eingespritzte Menge. Das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches ist gegenüber dem A/F in dem zweiten und dritten Zyklus fett und ist das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder gegenüber diesem mager.
  • In dem vierten Zyklus deaktiviert das PCM 10 ebenfalls die Zündkerze 25, um die kompressionsgezündete Verbrennung auszuführen. Da die Temperatur in dem Zylinder 18 wie vorstehend beschrieben nicht übermäßig steigt, tritt die Vorzündung des relativ homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches nicht auf und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung zuverlässig kompressionsgezündet und stabil verbrannt.
  • Wenn der Motor 1 unter einer hohen Last betrieben wird, spritzt der Injektor 67 eine große Menge des Kraftstoffs ein. Wenn der Motor in dem SI-Modus hoher Last betrieben wird, steigt die Temperatur in dem Zylinder 18 somit und die Temperatur des Abgases steigt. Demgemäß tritt die Vorzündung insbesondere beim Umschalten vom SI-Modus hoher Last zu dem CI-Modus niedriger Last leicht auf. Bei dem Steuerungsbeispiel von 8 werden in dem Übergangsmodus zwei Zyklen kontinuierlich ausgeführt. Dies ist beim zuverlässigen Vermeiden der Vorzündung beim Umschalten vom SI-Modus zu dem CI-Modus vorteilhaft.
  • In dem Übergangsmodus wird das AGR-Verhältnis in dem Zylinder 18 gegenüber dem AGR-Verhältnis in dem CI-Modus reduziert, um die Temperatur in dem Zylinder 18 zu senken, wodurch die Vorzündung vermieden wird. Wie vorstehend beschrieben steigt die Temperatur in dem Zylinder 18 jedoch insbesondere in dem SI-Modus hoher Last. Wenn die Temperatur einer Wand des Zylinders 18 hoch ist, kann die Vorzündung in dem Übergangsmodus nicht vermieden werden. In einem solchen Fall kann das PCM 10 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 67 nach der Zwischenphase des Verdichtungstakts, wie in 8 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, auf spät verstellen. Im Einzelnen kann das PCM 10 die auf spät verstellte Einspritzung in dem Übergangsmodus ausführen. Bei der auf spät verstellten Einspritzung wird der Kraftstoff bei einem auf spät verstellten Zeitpunkt eingespritzt und die Reaktionszeit des Luft/Kraftstoff-Gemisches ist verringert. Dadurch wird die Vorzündung in dem Übergangsmodus vorteilhaft vermieden. Das PCM 10 kann die Temperatur in dem Zylinder 18 zum Beispiel beruhend auf verschiedenen Parametern schätzen und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 67 in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts oder nach der Zwischenphase des Verdichtungstakts beruhend auf den Schätzergebnissen festlegen.
  • Die auf spät eingestellte Einspritzung wird nicht nur in dem Übergangsmodus ausgeführt. Das PCM 10 kann die auf spät verstellte Einspritzung nach Bedarf nach dem vierten Zyklus, in dem der Motor 1 zu dem CI-Modus umgeschaltet wird, wie in 8 durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, ausführen. Das PCM 10 schaltet den Motor 1 im Einzelnen von dem Übergangsmodus zu dem CI-Modus, wenn die Zündfähigkeit nicht sichergestellt ist, es sei denn der auslassseitige VVL 71 ist eingeschaltet, um das interne AGR-Gas in den Zylinder 18 einzuleiten, während das PCM 10 den Injektor 67 die auf spät verstellte Einspritzung ausführen lässt, wenn die Vorzündung eventuell in dem CI-Modus auftreten kann. Dies macht es möglich, die Erzeugung des Verbrennungsgeräusches beim Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus zuverlässig zu vermeiden und die kompressionsgezündete Verbrennung stabil auszuführen. Beim Umschalten von dem SI-Modus niedriger Last zu dem CI-Modus niedriger Last kann das PCM 10 wie in 7 gezeigt die auf spät verstellte Einspritzung nach Bedarf in dem Übergangsmodus oder dem CI-Modus ausführen.
  • Unter Bezug auf 9 wird nachstehend ein Fluss der vorstehend beschriebenen Steuerung, die von dem PCM 10 ausgeführt wird, beschrieben. Der Fluss von 9 startet in dem SI-Modus, wo das überschüssige Luftverhältnis λ = 1.
  • Bei Schritt S91 nach dem Start liest das PCM 10 verschiedene Parameter (z. B. eine Wassertemperatur, eine Außenlufttemperatur, die Last des Motors, die Drehzahl des Motors, den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, den Kraftstoffdruck, den Zeitpunkt der Zündung, den Zeitpunkt des Öffnens/Schließens des Einlassventils, den Zeitpunkt des Öffnens/Schließens des Auslassventils, etc.) und prüft den Betriebszustand des Motors 1. Bei Schritt S92 ermittelt das PCM 10, ob der Motor 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet ist oder nicht. Wenn der Motor 1 nicht zu dem CI-Modus umgeschaltet ist (es wird NEIN gewählt), wiederholt der Fluss die Schritte S91 und S92. Wenn der Motor zu dem CI-Modus (es wird JA gewählt) umgeschaltet ist, rückt der Fluss zu Schritt S93 vor. Im Einzelnen wird bei Schritt S92, JA gewählt, wenn zum Beispiel der in dem Zustand hoher Last betriebene Motor 1 zu dem Zustand niedriger Last gewechselt wird, wenn der Motor in dem kalten Zustand zu dem warmen Zustand gewechselt wird, wenn der Motor 1 im Leerlauf zu einem Betriebszustand niedriger Last mit Ausnahme des Leerlaufzustands gewechselt wird und wenn der Motor 1, der nach dem Neustart der Kraftstoffzufuhr zeitweilig in dem SI-Modus betrieben wird, zu dem CI-Modus umgeschaltet wird. Ein Zeitraum von dem Start des Flusses zu Schritt S92 entspricht dem ersten Zyklus in dem Zeitdiagramm von 7 und 8.
  • Bei Schritt S93 ermittelt das PCM 10, ob das externe AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet wird oder nicht. Der Fluss rückt zu Schritt S94 vor, wenn das externe AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet wird. Das PCM 10 schließt das AGR-Ventil 511 und/oder das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 bei Schritt S94 vollständig. Der Fluss rückt von Schritt S93 zu Schritt S95 vor, wenn das externe AGR-Gas nicht in den Zylinder 18 eingeleitet wird.
  • Bei Schritt S95 schaltet das PCM 10 den Nocken großen Hubs des einlassseitigen VVL 73, der das Einlassventil ansteuert, zu dem Nocken kleinen Hubs. In dem folgenden Schritt S96 ermittelt das PCM 10, ob der Nocken des einlassseitigen VVL 71 umgeschaltet wurde oder nicht. Wenn der Nocken nicht umgeschaltet wurde (es wird NEIN gewählt), setzt der Fluss Schritt S95 fort. Wenn der Fluss umgeschaltet wurde (es wird JA gewählt), rückt der Fluss zu Schritt S97 vor. Der Nocken wird sofort umgeschaltet. Bei Schritt S97 deaktiviert das PCM 10 die Zündkerze 25, wodurch der Motor 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet wird.
  • In dem folgenden Schritt S98 ermittelt das PCM 10, ob der Zustand in dem Zylinder bereit ist oder nicht, d. h. ob die Temperatur des Abgases auf einen erwünschten Wert gesenkt wurde oder nicht. Zum Beispiel kann das PCM 10 in diesem Schritt beruhend auf der Temperatur des Abgases, die beruhend auf verschiedenen Parametern geschätzt wird, die Ermittlung ausführen. Der Fluss setzt Schritt S98 fort, wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S98 NEIN ist. Der Fluss rückt zu Schritt S99 vor, wenn das Ergebnis der Ermittlung JA ist. Die Schritte S93–S98 entsprechen in dem Übergangsmodus dem zweiten Zyklus in dem Zeitdiagramm von 7 und den zweiten und dritten Zyklen in dem Zeitdiagramm von 8. Die Anzahl der in dem Übergangsmodus ausgeführten Zyklen wird somit in Schritt S98 ermittelt. Während in dem Steuerungsbeispiel von 7 im Einzelnen nur ein einziger Zyklus, d. h. der zweite Zyklus, in dem Übergangsmodus ausgeführt wird, kann das PCM 10 in dem Übergangsmodus beruhend auf der Temperatur des Abgases mehrere Zyklen kontinuierlich ausführen. Bei dem Steuerungsbeispiel von 8 werden zwei Zyklen, d. h. der zweite und dritte Zyklus, in dem Übergangsmodus ausgeführt. Das PCM 10 kann in dem Übergangsmodus beruhend auf der Temperatur des Abgases drei oder mehr Zyklen oder nur einen einzigen Zyklus ausführen.
  • Bei Schritt S98 ermittelt das PCM 10 die Anzahl an Zyklen, die in dem Übergangsmodus beruhend auf der geschätzten Temperatur des Abgases ausgeführt werden. Alternativ kann das PCM 10 zuvor die Anzahl an Zyklen speichern, die in dem Übergangsmodus beruhend auf dem Betriebszustand des Motors 1 vor und nach dem Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus etc. ausgeführt werden, so dass das PCM 10 die ermittelte Anzahl an Zyklen in dem Übergangsmodus in Schritt S98 ausführt.
  • Bei Schritt S99 nach Schritt S98 schaltet das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 ein, um das zweimalige (Öffnen des Auslassventils 22 zu starten. Dieser Schritt entspricht dem in 7 gezeigten dritten Zyklus und dem in 8 gezeigten vierten Zyklus. Damit wird der Motor 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus umgeschaltet.
  • (Einzelheiten der Ventilsteuerung)
  • Unter Bezug auf 10 werden Einzelheiten der Steuerung des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22 beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus beschrieben. In dem ersten Zyklus in dem Zeitdiagramm von 7 oder 8, d. h. in dem SI-Modus, wird das Auslassventil 22 in dem Auspufftakt geöffnet, wie in 10 durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, und das Auslassventil 21 wird in dem Ansaugtakt geöffnet, wie in 10 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Im Einzelnen wird der auslassseitige VVL 71 in dem Normalmodus betrieben und der einlassseitige VVL 73 steuert das Einlassventil mit dem Nocken großen Hubs an. Dies entspricht einer ersten Ventilbetätigung.
  • In dem Übergangsmodus (d. h. in dem in 7 gezeigten zweiten Zyklus und in den in 8 gezeigten zweiten und dritten Zyklen) weist das Auslassventil 22 weiterhin eine durch die Punkt-Strich-Linie angedeutete Hubkennlinie auf. Das Einlassventil 21 wird verglichen mit dem Öffnungszeitraum bei der ersten Ventilbetätigung für einen kürzeren Zeitraum geöffnet, wie durch eine dünne durchgehende Linie gezeigt ist. Somit wird in dem Übergangsmodus das Auslassventil 22 in dem Auspufftakt geöffnet, während das Einlassventil 21 in dem SI-Modus in dem Ansaugtakt geöffnet wird. Beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem Übergangsmodus wird der Nocken des auslassseitigen VVL 71 nicht umgeschaltet, während nur der Nocken großen Hubs des einlassseitigen VVL 72 zu dem Nocken kleinen Hubs umgeschaltet wird. Die Hubkennlinie des Einlassventils 21 kann durch Umschalten des einlassseitigen VVL sofort gewechselt werden. Dies entspricht einer zweiten Ventilbetätigung.
  • In dem in 7 gezeigten dritten Zyklus und dem in 8 gezeigten vierten Zyklus, der dem CI-Modus entspricht, wird das Auslassventil 22 zweimal geöffnet und zeigt die Hubkennlinie, wie sie in 10 durch eine dicke durchgehende Linie angedeutet wird. Das Einlassventil 21 zeigt weiterhin die durch die dünne durchgehende Linie angedeutete Hubkennlinie. Im Einzelnen wird beim Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem CI-Modus der Nocken des einlassseitigen VVL 73 nicht umgeschaltet und es wird nur der Nocken des auslassseitigen VVL 71 umgeschaltet. Dies entspricht einer dritten Ventilbetätigung. Bei der dritten Ventilbetätigung wird zusätzlich zu der zweiten Ventilbetätigung das Auslassventil 22 bei einem späteren Zeitpunkt als dem Schließzeitpunkt des Auslassventils 22 bei der zweiten Ventilbetätigung in einen offenen Zustand gebracht.
  • Die Konfiguration, die den einlassseitigen VVL 73 und den auslassseitigen VVL 71 umfasst, verbessert ein Ansprechen auf die Steuerung zum Umschalten von dem SI-Modus über den Übergangsmodus zu dem CI-Modus und ist beim gleichmäßigen Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus vorteilhaft.
  • Beim zweimaligen Öffnen des Auslassventils 232 kann die in 10 gezeigte Hubkennlinie durch in 11 und 12 gezeigte Hubkennlinien ersetzt werden. Die Hubkennlinie des Auslassventils 22, die in 10 durch die dicke durchgehende Linie gezeigt ist, deutet an, dass der Hubbetrag des Auslassventils 22, der in dem Auspufftakt maximiert ist, allmählich reduziert wird und dann in dem Ansaugtakt wieder vergrößert wird. Im Einzelnen weist die Hubkennlinie zwei Spitzen des Hubbetrags des Auslassventils 22 bei Änderung des Kurbelwinkels auf. Verglichen mit der Hubkennlinie des Auslassventils 22 in dem SI-Modus, die in 10 durch die Punkt-Strich-Linie gezeigt ist, deutet die Hubkennlinie des Auslassventils 22 an, dass sich das Auslassventil 22 bei einem späteren Zeitpunkt als dem Schließzeitpunkt des Auslassventils 22 in dem SI-Modus in dem offenen Zustand befindet.
  • Die in 11 gezeigte Hubkennlinie deutet an, dass der Hubbetrag des Auslassventils 22, der in dem Auspufftakt maximiert ist, allmählich auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird und bis zu dem vorbestimmten Zeitpunkt in dem Ansaugtakt bei dem vorbestimmten Wert gehalten wird Im Einzelnen zeigt die Hubkennlinie eine im Wesentliche einzelne Spitze, während ein Bodenteil der Kennlinie in einer Richtung der Änderung des Kurbelwinkels verläuft. Nachdem der in dem Auspufftakt maximierte Hubbetrag des Auslassventils 22 allmählich auf den vorbestimmten Wert reduziert ist, wird, auch wenn dies nicht gezeigt ist, die Abnahmerate des Hubbetrags auf null reduziert, kann aber auf einen niedrigeren Wert reduziert werden, um das Auslassventil 22 für längere Zeit offen zu halten, während der Grad des Öffnens des Auslassventils 22 reduziert wird. Die in 11 gezeigte Hubkennlinie deutet auch an, dass sich das Auslassventil 22 bei dem Zeitpunkt, der später als der Schließzeitpunkt des Auslassventils 22 in dem SI-Modus ist, in dem offenen Zustand befindet.
  • Die Hubkennlinien des Auslassventils, die in 10 und 11 gezeigt sind, deuten an, dass das Auslassventil 22 nahe einem oberen Totpunkt des Auspuffs nicht geschlossen ist. Wie dagegen durch die Hubkennlinie von 12 angedeutet ist, kann das zweimal geöffnete Auslassventil 22 nahe dem oberen Totpunkt des Auspuffs einmal geschlossen werden. Diese Hubkennlinie deutet auch an, dass sich das Auslassventil 22 bei dem Zeitpunkt, der später als der Schließzeitpunkt des Auslassventils 22 in dem SI-Modus ist, in dem offenen Zustand befindet.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Steuerungsbeispiel öffnet das PCM 10 das Auslassventil 22 in dem CI-Modus zweimal. Wie vorstehend beschrieben kann der Motor 1 ausgelegt sein, um anstelle des zweimaligen Öffnens des Auslassventils 22 das Einlassventil 21 zweimal zu öffnen. 13 zeigt die Hubkennlinien der Ventile, wenn das Einlassventil 21 zweimal geöffnet wird. Die Hubkennlinie des zweimal geöffneten Einlassventils 21 kann zu der in 10 gezeigten Hubkennlinie des zweimal geöffneten Auslassventils 22 um den oberen Totpunkt des Auspuffs liniensymmetrisch sein. Die Ventilsteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus kann in einer umgekehrten Reihenfolge der Steuerung zum zweimaligen Öffnen des Auslassventils 22 ausgeführt werden.
  • Bei dem dem SI-Modus entsprechenden Zyklus wird das Auslassventil 22 im Einzelnen im Auspufftakt geöffnet, wie in 13 durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, während das Einlassventil 21 in dem Ansaugtakt geöffnet wird, wie in 13 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Dies entspricht der ersten Ventilbetätigung. Der einlassseitige VVL 73 betreibt das Einlassventil in dem normalen Modus, während der auslassseitige VVL 71 das Auslassventil mit dem Nocken großen Hubs betreibt.
  • In dem dem Übergangsmodus entsprechenden Zyklus zeigt das Einlassventil 21 weiterhin die durch die gestrichelte Linie angedeutete Hubkennlinie, während das Auslassventil 22 über einen kürzeren Zeitraum als der Öffnungszeitraum bei der ersten Ventilbetätigung geöffnet wird, wie durch die dicke durchgehende Linie angedeutet wird. Im Einzelnen wird nur der Nocken des auslassseitigen VVL 71 umgeschaltet, während der Nocken des einlassseitigen VVL 73 beim Umschalten von dem SI-Modus zu dem Übergangsmodus nicht umgeschaltet wird. Dies entspricht der zweiten Ventilbetätigung.
  • In dem dem CI-Modus entsprechenden Zyklus wird das Einlassventil 21 zweimal geöffnet, um die in 10 durch die dünne durchgehende Linie angedeutete Hubkennlinie zu zeigen. Das Auslassventil 22 zeigt weiterhin die durch die dicke durchgehende Linie angedeutete Hubeigenschaft. Im Einzelnen wird nur der Nocken des einlassseitigen VVL 73 umgeschaltet, während der Nocken des auslassseitigen VVL 71 beim Umschalten von dem Übergangsmodus zu dem CI-Modus nicht umgeschaltet wird. In dem CI-Modus befindet sich das Einlassventil 21 somit bei einem Zeitpunkt, der früher als der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 21 in dem SI-Modus ist, wie in 13 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, in dem offenen Zustand. Dies entspricht der dritten Ventilbetätigung.
  • Die Hubkennlinie des zweimal geöffneten Einlassventils 21 ist nicht auf die in 13 gezeigte Hubkennlinie beschränkt. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, kann das Einlassventil 21 eine Hubkennlinie, die zu der in 11 gezeigten Hubkennlinie um den oberen Totpunkt des Auspuffs liniensymmetrisch ist, oder eine Hubkennlinie, die zu der in 12 gezeigten Hubkennlinie um den oberen Totpunkt des Auspuffs liniensymmetrisch ist.
  • Wie vorstehend beschrieben wird beim Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus, wie durch den Pfeil (a) in 4 angedeutet, der Motor 1 in dem SI-Modus einmal zu dem Übergangsmodus umgeschaltet, in dem das AGR-Verhältnis relativ reduziert ist, bevor zu dem CI-Modus umgeschaltet wird. Dies kann die Vorzündung beim Umschalten von dem SI-Modus und dem CI-Modus vermeiden und kann die Erzeugung des Verbrennungsgeräusches vermeiden. Beim Umschalten des Motors 1 von dem SI-Modus zu dem CI-Modus ohne wesentliche Änderung der Last des Motors 1 wird der Motor 1 in dem SI-Modus einmal zu dem Übergangsmodus umgeschaltet, bevor zu dem CI-Modus umgeschaltet wird.
  • Wie in 4 durch einen Pfeil (b) angedeutet ist, tritt das Verbrennungsgeräusch beim Umschalten des Motors 1 von dem CI-Modus zu dem SI-Modus nicht auf, das die Last des Motors 1 steigt. Somit wird der Motor 1 beim Umschalten von dem CI-Modus zu dem SI-Modus nicht in dem Übergangsmodus betrieben, so dass der Modus schnell geändert werden kann. Im Einzelnen kehrt bei dem Zeitdiagramm von 7 der Fluss von dem dritten Zyklus zu dem ersten Zyklus zurück, ohne beim Umschalten von dem CI-Modus zu dem SI-Modus den zweiten Zyklus auszuführen. Analog kehrt bei dem Zeitdiagramm von 8 der Fluss von dem vierten Zyklus zu dem ersten Zyklus zurück, ohne beim Umschalten von dem CI-Modus zu dem SI-Modus den zweiten und dritten Zyklus auszuführen. Dies verbessert ein Ansprechen auf die Forderung des Fahrers nach Beschleunigung.
  • (Andere Motorkonfiguration)
  • Bei der in 2 gezeigten Konfiguration umfasst der Ventilmechanismus des Einlassventils 21 den VVL 73, der ausgelegt ist, um das Umschalten zwischen dem Nocken großen Hubs und dem Nocken kleinen Hubs auszuführen. Im Gegensatz zu dieser Konfiguration kann, wie in 14 gezeigt, der Ventilmechanismus des Einlassventils 21 anstelle des VVL einen kontinuierlich variablen Ventilhub (CVVL) 74 aufweisen, der den Hubbetrag des Einlassventils kontinuierlich verändern kann. Der CVVL 74 kann nach Bedarf verschiedene bekannte Konfigurationen haben, und Einzelheiten desselben werden nicht beschrieben. Der VVT 72 und der CVVL 74 ermöglichen es, den Zeitpunkt des Öffnens/Schließens des Einlassventils 21 und den Hubbetrag des Einlassventils 21 (und einen Zeitraum, in dem das Ventil geöffnet wird) kontinuierlich zu ändern.
  • 15 und 16 zeigen Beispiele für das Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus unter Verwenden des Ventilmechanismus des Einlassventils 21, der den CVVL 74 umfasst. 15 zeigt ein Zeitdiagramm, das mit dem Umschalten von dem SI-Modus, in dem das externe AGR-Gas nicht eingeleitet wird, zu dem CI-Modus in Verbindung steht, und entspricht 7. 16 zeigt ein Zeitdiagramm, das mit dem Umschalten von dem SI-Modus, in dem das externe AGR-Gas eingeleitet wird, zu dem CI-Modus in Verbindung steht, und entspricht 8.
  • Der erste Zyklus in der Spalte ganz links in 15 ist im Wesentlichen der gleiche wie der erste Zyklus in 7. Im Einzelnen wird der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt bis zur Anfangsphase des Verdichtungstakts ein, und die Zündkerze 25 führt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung die Fremdzündung aus. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch hat das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1).
  • Der einlassseitige CVVL 74 steuert das Einlassventil 21 mit einem relativ kleinen Hubbetrag an, um die Frischluftmenge zu steuern, die für die eingespritzte Kraftstoffmenge geeignet ist, und der VVT 72 setzt den Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 auf einen relativ frühen Zeitpunkt vor dem unteren Totpunkt des Ansaugens. Somit wird das Einlassventil 21 früher geschlossen und die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge reduziert. Das PCM 10 reduziert auch in dem Steuerungsbeispiel von 15 den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 in dem ersten Zyklus. Das PCM 10 öffnet aber in Vorbereitung auf das Umschalten zu dem CI-Modus die Drosselklappe 36 allmählich auf den voll offenen Zustand. Ferner schließt das PCM 10 das AGR-Ventil 5111 und/oder das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 und schaltet den auslassseitigen VVL 71 ab. Das externe AGR-Gas und das interne AGR-Gas werden somit nicht in den Zylinder 18 eingeleitet.
  • Der folgende zweite Zyklus entspricht einem Zyklus unmittelbar vor dem Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus. In dem zweiten Zyklus aktiviert das PCM 10 in Vorbereitung auf das zweimalige Öffnen des Auslassventils 22 nach dem Umschalten zu dem CI-Modus den VVT 72, um den Schließzeitpunkt des Einlassventils 21 auf spät zu verstellen. Das PCM 10 setzt den Vorgang des Öffnens der Drosselklappe 36 fort. Die in den Zylinder 18 eingeleitete Frischluftmenge nimmt somit verglichen mit der in dem ersten Zyklus eingeleiteten Menge zu. Das PCM 10 steigert in dem zweiten Zyklus die eingespritzte Kraftstoffmenge. Das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches wird bei dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Dies erlaubt die Nutzung des Dreiwegekatalysators und vermeidet eine Verschlechterung der Abgasemissionsleistung.
  • Das PCM 10 lässt den Injektor 67 die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem zweiten Zyklus ausführen. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung ein. Das PCM 10 lässt die Zündkerze 25 die Fremdzündung bei dem Zeitpunkt nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung ausführen. Der Zeitpunkt der Zündung wird somit auf spät verstellt, um den Start des Verbrennungszeitraums auf spät zu verstellen. Damit wird die Last des Motors 1 in dem ersten und zweiten Zyklus unverändert gehalten (das Drehmoment wird unverändert gehalten). Das Spätverstellen des Starts des Verbrennungszeitraums hebt auch die Temperatur des Abgases (des verbrannten Gases) weiter an, d. h. es wird ein verbranntes Gas superhoher Temperatur erzeugt.
  • Der dritte Zyklus entspricht einem Zyklus, der in dem Übergangsmodus zum Umschalten von dem SI-Modus von dem CI-Modus ausgeführt wird. Das PCM 10 deaktiviert die Zündkerze 25, um die kompressionsgezündete Verbrennung auszuführen. Das PCM 10 öffnet die Drosselklappe vollständig. Das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 zeigen weiterhin die gleichen Hubkennlinien wie in dem zweiten Zyklus. Im Einzelnen hält das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 in dem abgeschalteten Zustand. Das verbrannte Gas hoher Temperatur, das durch die fremdgezündete Verbrennung in dem zweiten Zyklus erzeugt wird, wird somit nicht wesentlich in den Zylinder 18 eingeleitet. Dadurch wird die Temperatur in dem Zylinder 18 relativ abgesenkt. In dem dritten Zyklus kann das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 einschalten und kann die Menge des internen AGR-Gases reduzieren, so dass sie kleiner als die Menge des internen AGR-Gases ist, die in dem CI-Modus eingestellt ist.
  • In dem dritten Zyklus lässt das PCM 10 den Injektor 67 den Kraftstoff in dem Zylinder 18 in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts einspritzen, wie zuvor in dem CI-Modus eingestellt wurde. Da die Temperatur in dem Zylinder 18 relativ niedrig ist, wird die Vorzündung vermieden und das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18 wird nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung kompressionsgezündet und verbrannt. Da die Temperatur des verbrannten Gases in dem zweiten Zyklus hoch ist, steigt die Temperatur des Gases, das in dem Zylinder 18 verbleibt. Dadurch wird eine übermäßige Abnahme der Temperatur in dem Zylinder 18 ohne zweimaliges Öffnen des Auslassventils 22 vermieden. Somit wird das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung zuverlässig kompressionsgezündet und stabil verbrannt. Die Temperatur des Verbrennungsgases sinkt, da in dem dritten Zyklus die kompressionsgezündete Verbrennung erfolgt, und das Verhältnis des Arbeitsgases zu dem G/F des Kraftstoffs ist mager.
  • Der vierte Zyklus entspricht dem CI-Modus, nachdem der Übergangsmodus beendet ist. Dieser Zyklus ist im Wesentlichen der gleiche wie der in 7 gezeigte vierte Zyklus. Im Einzelnen schaltet das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 ein, wie im normalen CI-Modus eingestellt. Ein Teil des verbrannten Gases, das von der kompressionsgezündeten Verbrennung in dem dritten Zyklus erzeugt wird, wird somit in den Zylinder 18 eingeleitet. Wie vorstehend beschrieben ist das verbrannte Gas von relativ niedriger Temperatur und senkt die Temperatur in dem Zylinder 18. In dem vierten Zyklus stellt das PCM 10 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts ein. Die Vorzündung wird vermieden und das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18 wird nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung kompressionsgezündet. Wie vorstehend beschrieben kann das PCM 10 die auf spät verstellte Einspritzung in dem Übergangsmodus oder dem CI-Modus ausführen.
  • In dem ersten Zyklus in der Spalte ganz links in dem Zeitdiagramm von 16 wird der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben, während das externe AGR-Gas in den Zylinder eingeleitet wird. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch hat das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1). Das PCM 10 lässt den Injektor 67 die auf spät verstellte Einspritzung ausführen. Der CVVL 74 des Einlassventils 21 steuert das Einlassventil 21 mit einem relativ kleinen Hubbetrag an, so dass die Frischluftmenge geeignet für die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ist. Der VVT 72 schließt das Einlassventil 21 bei einem relativ frühen Zeitpunkt vor dem unteren Totpunkt des Ansaugens. Das PCM 10 reduziert den Öffnungsgrad der Drosselklappe 36. Das PCM 10 leitet das externe AGR-Gas durch den AGR-Kanal 50 in den Zylinder 18 ein. Der VVL 71 des Auslassventils 22 ist abgeschaltet.
  • Der zweite Zyklus ist der gleiche wie der zweite Zyklus in dem Zeitdiagramm von 15. Das PCM 10 setzt den SI-Modus fort und verstellt als Vorbereitung auf das zweimalige Öffnen des Auslassventils 22 den Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 21 auf spät. Das Spätverstellen des Schließzeitpunkts des Einlassventils vergrößert die Frischluftmenge, die in den Zylinder 18 eingeleitet wird. Das PCM vergrößert die Menge eingespritzten Kraftstoffs, damit sie der größeren Frischluft entspricht. Somit weist das Luft/Kraftstoff-Gemisch auch in dem zweiten Zyklus das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf. Der Injektor 67 führt die auf spät verstellte Einspritzung aus, um den Kraftstoff in den Zylinder 18 einzuspritzen.
  • Der dritte Zyklus entspricht einem Zyklus in dem Übergangsmodus zum Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus. Das PCM 10 stoppt das Arbeiten der Zündkerze 25 und schließt das AGR-Ventil 511 und das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531. Ein Teil des in dem AGR-Kanal 50 verbleibenden Abgases wird in den Zylinder 18 eingeleitet.
  • Das PCM reduziert die Menge des von dem Injektor 67 eingespritzten Kraftstoffs so, dass sie der in dem ersten Zyklus eingespritzten Menge nahekommt. Dadurch ist das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager. Der Injektor 67 kann den Kraftstoff in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Anfangsphase des Verdichtungstakts in den Zylinder 18 einspritzen. Wenn wie vorstehend beschrieben die Temperatur in dem Zylinder 8 hoch ist und die Vorzündung eventuell auftreten kann, kann das PCM 10 den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung nach der Endphase des Verdichtungstakts spätverstellen. In dem dritten Zyklus wird somit das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch, das gegenüber dem Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem ersten und zweiten Zyklus mager ist, von der Kompressionszündung verbrannt. Dies senkt die Temperatur des Abgases. Wie aber vorstehend beschrieben wird ein Teil des verbrannten Gases hoher Temperatur in dem dritten Zyklus in den Zylinder 18 eingeleitet, auch wenn das PCM 10 das AGR-Ventil 511 und das AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 schließt. Dadurch wird die Temperatur des Abgases nicht ausreichend gesenkt. Bei dem Steuerungsbeispiel von 16 führt das PCM 10 somit den folgenden vierten Zyklus in gleicher Weise wie in dem dritten Zyklus in dem Übergangsmodus aus. Der in dem Übergangsmodus ausgeführte vierte Zyklus senkt die Temperatur des Abgases ausreichend.
  • Wenn in dem folgenden fünften Zyklus das PCM 10 den auslassseitigen VVL 71 einschaltet, um das zweimalige Öffnen des Auslassventils 22 zu starten, wird das Abgas bei der gesenkten Temperatur in den Zylinder 18 eingeleitet. Somit kann die kompressionsgezündete Verbrennung stabil ausgeführt werden, ohne die Vorzündung hervorzurufen. In dem fünften Zyklus, der dem CI-Modus entspricht, ist das Umschalten von dem SI-Modus zu dem CI-Modus beendet.
  • Der Ventilmechanismus des Einlassventils 21, der den CVVL 74 umfasst, kann somit auch die Übergangssteuerung beim Umschalten von dem SI-Modus von dem CI-Modus ausführen. Zu beachten ist, dass der VVL 73 sofort den SI-Modus zu dem Übergangsmodus umschalten kann, wie vorstehend beschrieben wurde. Wie aus dem Vergleich zwischen 7 und 15 oder aus dem Vergleich zwischen 8 und 16 hervorgeht, ist daher die Mindestanzahl an Zyklen, die für das Modusumschalten erforderlich sind, unterschiedlich. Der VVL 73 ist vorteilhafter, da er die Reaktion auf die Übergangssteuerung verbessert und das Modusumschalten gleichmäßig ausführt.
  • (Anderes Betriebsbereichbeispiel)
  • 17 zeigt ein anderes Beispiel des Betriebsbereichs des Motors 1 in dem warmen Zustand. Im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Betriebsbereich ist der Bereich in dem CI-Modus gemäß dem Wert der Last des Motors in dem Betriebsbereich von 17 in drei Bereiche unterteilt. Im Einzelnen entspricht ein Bereich (i), in dem die Last in dem CI-Modus am niedrigsten ist, dem Bereich (I) von 4. In dem Bereich (i) wird das heiße AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet. Ferner spritzt in dem Bereich (i) der Injektor 67 den Kraftstoff mindestens in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Zwischenphase des Verdichtungstakts in den Zylinder 18 ein, wie in 5A gezeigt ist. Es wird somit ein homogenes und mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann zum Beispiel ein Überschussluftverhältnis λ von 2,4 oder höher aufweisen. Dies kann die Erzeugung von Roh-NOx reduzieren und die Abgasemissionsleistung verbessern. In einem Bereich hoher Last in dem Bereich (i), d. h. in einem Bereich, der eine Grenze zwischen dem Bereich (i) und einem Bereich (ii) umfasst, weist das Luft/Kraftstoff-Gemisch das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf (λ ≈ 1).
  • In dem CI-Modus wird der Kraftstoff mindestens in dem Zeitraum von dem Ansaugtakt zu der Zwischenphase des Verdichtungstakts in dem Bereich (ii), in dem die Last höher als die Last in dem Bereich (i) ist, wie in dem Bereich hoher Last in dem Bereich (i) eingespritzt (siehe 5A). Dadurch wird das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch mit dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) in dem Zylinder 18 gebildet.
  • In dem Bereich (ii) werden das heiße AGR-Gas hoher Temperatur und das gekühlte AGR-Gas niedriger Temperatur in einem geeigneten Verhältnis in den Zylinder 18 eingeleitet. Dies optimiert die Kompressionsendtemperatur in dem Zylinder 18 und stabilisiert die kompressionsgezündete Verbrennung, während die Zündfähigkeit der Kompressionszündung sichergestellt wird und eine schnelle Verbrennung vermieden wird. Ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis eines AGR-Gases ist, d. h. ein Gemisch des heißen AGR-Gases und des gekühlten AGR-Gases, das in den Zylinder 18 eingeleitet wird, wird unter der Bedingung, dass das A/F des Luft/Kraftstoff-Gemisches λ ≈ 1 ist, so hoch wie möglich eingestellt. In dem Bereich (ii) nimmt das AGR-Verhältnis daher allmählich ab, da die eingespritzte Kraftstoffmenge mit dem Anstieg der Last des Motors zunimmt.
  • Ein Bereich (iii), in dem die Last in dem CI-Modus am höchsten ist, und eine Grenze zwischen dem CI-Modus und dem SI-Modus vorliegt, entspricht in dem in 4 gezeigten Betriebsbereich dem Bereich (II). In diesem Bereich wird die Temperatur in dem Zylinder 18 gesteuert und es wird die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung ausgeführt.
  • Während der Betriebsbereich in dem CI-Modus in die drei Bereiche gemäß der Wert der Last des Motors unterteilt ist, ist der Betriebsbereich in dem SI-Modus gemäß dem Wert der Motordrehzahl in zwei Bereiche unterteilt, d. h. einen Bereich (iv) und einen Bereich (v). Angenommen, in dem gezeigten Beispiel ist der Betriebsbereich des Motors 1 in einen Bereich niedriger Drehzahl und einen Bereich hoher Drehzahl unterteilt, dann entspricht der Bereich (iv) dem Bereich niedriger Drehzahl und der Bereich (v) entspricht dem Bereich hoher Drehzahl. Eine Grenze zwischen dem Bereich (iv) und dem Bereich (v) ist in der Richtung der Motordrehzahl relativ zu dem Wert der Last in dem in 17 gezeigten Betriebsbereich geneigt. Die Grenze ist aber nicht auf die gezeigte Grenze beschränkt.
  • Der Bereich (iv) entspricht dem Bereich (IV) in 4. Der Injektor 67 führt die auf spät eingestellte Einspritzung aus (siehe 5C). Der Bereich (v) entspricht dem Bereich (V) in 4. Der Injektor 67 führt die geteilte Einspritzung aus, die die auf spät verstellte Einspritzung umfasst (siehe 5D).
  • In diesem Betriebsbereich kann in dem warmen Zustand die vorstehend beschriebene Übergangssteuerung zum Beispiel beim Umschalten von dem Bereich (iv) oder dem Bereich (v), in dem der Motor 1 in dem SI-Modus betrieben wird, zu dem Bereich (i), dem Bereich (ii) oder dem Bereich (iii), in dem der Motor 1 in dem CI-Modus betrieben wird, ausgeführt werden.
  • (Andere Ausführungsformen) Die offenbarte Technologie ist nicht auf die Anmeldung auf den Motor beschränkt, der wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Zum Beispiel kann bei dem Ansaugtakt die Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor 67, der in dem Zylinder 18 angeordnet ist, durch die Kraftstoffeinspritzung in die Einlassöffnung 16 durch einen in der Einlassöffnung 16 vorgesehenen Öffnungsinjektor ersetzt werden.
  • Der Motor 1 ist nicht auf den Vierzylinderreihenmotor beschränkt und kann ein Dreizylinderreihenmotor, ein Zweizylinderreihenmotor, ein Sechszylinderreihenmotor etc. sein. Die offenbarte Technologie ist bei verschiedenen Arten von Motoren verwendbar, wie etwa einen Sechszylinder-V-Motor, einem Achtzylinder-V-Motor, einen Vierzylinder-Boxermotor, etc.
  • Bei der vorstehenden Beschreibung weist das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem vorbestimmten Betriebsbereich das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) auf.
  • Das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann aber ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis haben.
  • Zu beachten ist, dass das Festlegen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorteilhaft ist, weil der Dreiwegekatalysator verwendet werden kann.
  • Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung kann nach Bedarf durch die geteilte Einspritzung ersetzt werden. Analog kann die Einspritzung in dem Ansaugtakt nach Bedarf durch die geteilte Einspritzung ersetzt werden. Bei der geteilten Einspritzung kann der Kraftstoff jeweils im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt eingespritzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor (Motorkörper)
    10
    PCM (Steuergerät)
    18
    Zylinder
    21
    Einlassventil
    22
    Auslassventil
    25
    Zündkerze
    50
    AGR-Kanal (Abgasrückführungsvorrichtung)
    51
    Hauptkanal (Abgasrückführungsvorrichtung)
    511
    AGR-Ventil (Abgasrückführungsvorrichtung)
    52
    AGR-Kühler (Abgasrückführungsvorrichtung)
    53
    AGR-Kühler-Umgehungskanal (Abgasrückführungsvorrichtung)
    531
    AGR-Kühler-Umgehungsventil (Abgasrückführungsvorrichtung)
    67
    Injektor (Kraftstoffeinspritzventil)
    71
    VVL (Abgasrückführungsvorrichtung, Regler für interne AGR)
    72
    VVT (Ventilmechanismus)
    73
    VVL (Ventilmechanismus)
    74
    CVVL (Ventilmechanismus)

Claims (7)

  1. Fremdzündungsmotor, umfassend: einen Motorkörper mit einem Zylinder; eine Zündkerze, die zu einem Inneren des Zylinders weisend angeordnet und ausgelegt ist, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden; eine Abgasrückführungsvorrichtung, die ausgelegt ist, um Abgas in den Zylinder einzuleiten; und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um den Motorkörper durch Steuern mindestens der Zündkerze und der Abgasrückführungsvorrichtung zu betreiben, wobei das Steuergerät ein Umschalten zwischen einem Kompressionszündungsmodus, in dem eine kompressionsgezündete Verbrennung durch Selbstentzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder ausgeführt wird, um den Motorkörper zu betreiben, und einem Fremdzündungsmodus, in dem eine fremdgezündete Verbrennung durch Ansteuern der Zündkerze, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden und zu verbrennen, um den Motorkörper zu betreiben, ausführt, das Steuergerät die Abgasrückführungsvorrichtung mindestens in dem Kompressionszündungsmodus steuert, um das Abgas in den Zylinder einzuleiten, so dass ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis zwischen einer Menge des Abgases zu einer Gesamtmenge eines Gases in dem Zylinder ist, bei einem vorbestimmten Wert liegt, und das Steuergerät das AGR-Verhältnis auf unter das AGR-Verhältnis senkt, das in dem Kompressionszündungsmodus festgelegt ist, um den in dem Fremdzündungsmodus betriebenen Motorkörper zu einem Übergangsmodus umzuschalten, in dem die kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt wird, bevor zu dem Kompressionszündungsmodus umgeschaltet wird.
  2. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Abgasrückführungsvorrichtung einen Regler für interne AGR zum Regeln einer Menge des Abgases, das in einem Zeitraum von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt in dem Zylinder verbleibt, umfasst und das Steuergerät den Regler für interne AGR in dem Fremdzündungsmodus und dem Übergangsmodus deaktiviert und den Regler für interne AGR in dem Kompressionszündungsmodus aktiviert.
  3. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: einen Ventilmechanismus, der ausgelegt ist, um eine Betätigung eines Einlassventils und eines Auslassventils zu steuern, wobei der Ventilmechanismus in dem Fremdzündungsmodus eine erste Ventilbetätigung zum Öffnen des Auslassventils in dem Auspufftakt und zum Öffnen des Einlassventils in dem Ansaugtakt ausführt, der Ventilmechanismus in dem Kompressionszündungsmodus zusätzlich zu der ersten Ventilbetätigung das Auslassventil bei einem Zeitpunkt, der später als der Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils bei der ersten Ventilbetätigung ist, in einen offenen Zustand bringt oder das Einlassventil bei einem Zeitpunkt, der früher als der Zeitpunkt des Öffnens des Einlassventils bei der ersten Ventilbetätigung ist, in einen offenen Zustand bringt und der Ventilmechanismus die erste Ventilbetätigung ausführt, um das Einlassventil und das Auslassventil in dem Übergangsmodus zu betreiben.
  4. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: einen Ventilmechanismus, der ausgelegt ist, um die Betätigung eines Einlassventils und eines Auslassventils zu steuern, wobei beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus über den Übergangsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus der Ventilmechanismus in dem Fremdzündungsmodus eine erste Ventilbetätigung zum Öffnen des Auslassventils in dem Auspufftakt und zum Öffnen des Einlassventils in dem Ansaugtakt ausführt, der Ventilmechanismus in dem Übergangsmodus eine zweite Ventilbetätigung zum Öffnen des Einlassventils über einen kürzeren Zeitraum als ein Zeitraum zum Öffnen des Einlassventils bei der ersten Ventilbetätigung ausführt und der Ventilmechanismus in dem Kompressionszündungsmodus zusätzlich zu der zweiten Ventilbetätigung eine dritte Ventilbetätigung bei einem Zeitpunkt, der später als der Zeitpunkt des Schließens des Auslassventils bei der zweiten Ventilbetätigung ist, zum Bringen des Auslassventils in einen offenen Zustand ausführt
  5. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: einen Ventilmechanismus, der ausgelegt ist, um die Betätigung eines Einlassventils und eines Auslassventils zu steuern, wobei beim Umschalten von dem Fremdzündungsmodus über den Übergangsmodus zu dem Kompressionszündungsmodus der Ventilmechanismus in dem Fremdzündungsmodus eine erste Ventilbetätigung zum Öffnen des Auslassventils in dem Auspufftakt und zum Öffnen des Einlassventils in dem Ansaugtakt ausführt, der Ventilmechanismus in dem Übergangsmodus eine zweite Ventilbetätigung zum Öffnen des Auslassventils über einen kürzeren Zeitraum als ein Zeitraum zum Öffnen des Auslassventils bei der ersten Ventilbetätigung ausführt und der Ventilmechanismus in dem Kompressionszündungsmodus zusätzlich zu der zweiten Ventilbetätigung eine dritte Ventilbetätigung bei einem Zeitpunkt, der früher als der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils bei der zweiten Ventilbetätigung ist, zum Bringen des Einlassventils in einen offenen Zustand ausführt.
  6. Fremdzündungsmotor nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Steuergerät den Motorkörper von dem Kompressionszündungsmodus zu dem Fremdzündungsmodus umschaltet, ohne den Motorkörper zu dem Übergangsmodus umzuschalten.
  7. Fremdzündungsmotor nach einem der Ansprüche 1–6, weiterhin umfassend: ein Kraftstoffeinspritzventil, das ausgelegt ist, um einen Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen, wobei das Steuergerät das Kraftstoffeinspritzventil steuert, um den Kraftstoff bei einem Zeitpunkt nach einer Zwischenphase eines Verdichtungstakts gemäß einer Temperatur in dem Zylinder einzuspritzen, nachdem der Motorkörper von dem Fremdzündungsmodus zu dem Übergangsmodus umgeschaltet worden ist.
DE112013004385.8T 2012-09-07 2013-03-27 Fremdzündungsmotor Withdrawn DE112013004385T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-197025 2012-09-07
JP2012197025 2012-09-07
PCT/JP2013/002072 WO2014038108A1 (ja) 2012-09-07 2013-03-27 火花点火式エンジン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112013004385T5 true DE112013004385T5 (de) 2015-05-21

Family

ID=50236749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013004385.8T Withdrawn DE112013004385T5 (de) 2012-09-07 2013-03-27 Fremdzündungsmotor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9429087B2 (de)
JP (1) JP5930050B2 (de)
CN (1) CN104603425B (de)
DE (1) DE112013004385T5 (de)
WO (1) WO2014038108A1 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6221902B2 (ja) * 2014-03-31 2017-11-01 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP6191837B2 (ja) * 2015-02-19 2017-09-06 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6323686B2 (ja) * 2015-07-07 2018-05-16 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6222193B2 (ja) * 2015-09-15 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6311739B2 (ja) * 2016-03-31 2018-04-18 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6414803B2 (ja) * 2016-03-31 2018-10-31 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
US10677143B2 (en) * 2016-11-22 2020-06-09 Mazda Motor Corporation Control device for compression self-ignition engine
WO2018096590A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
WO2018096652A1 (ja) * 2016-11-25 2018-05-31 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
EP3333394A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-13 Makita Corporation Steuerung einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
EP3333397A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-13 Makita Corporation Steuerung einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
EP3333410A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-13 Makita Corporation Steuerung einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
EP3333412A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-13 Makita Corporation Steuerung einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
KR102463697B1 (ko) * 2016-12-14 2022-11-07 현대자동차주식회사 차량용 열교환기
KR102452541B1 (ko) 2016-12-14 2022-10-07 현대자동차주식회사 차량용 열교환기
US10895208B2 (en) * 2017-08-24 2021-01-19 Mazda Motor Corporation Control system for compression-ignition engine
CN111042955B (zh) * 2018-10-12 2022-03-15 联合汽车电子有限公司 发动机系统及燃烧方法
JP2020070769A (ja) * 2018-11-01 2020-05-07 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
CN111219235A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 宝沃汽车（中国）有限公司 车辆排气处理方法、装置、存储介质以及车辆
US10954869B1 (en) * 2020-02-18 2021-03-23 Ford Global Technologies, Llc System and method to reduce engine hydrocarbon emissions
JP7468307B2 (ja) * 2020-11-13 2024-04-16 マツダ株式会社 エンジンシステム
US11739702B2 (en) 2021-02-23 2023-08-29 Aramco Services Company Reheated residual gas ignitor
US11698034B2 (en) * 2021-04-13 2023-07-11 GM Global Technology Operations LLC Method of transient control for robust enrichment operation in low temperature combustion engine

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4253426B2 (ja) * 1999-09-14 2009-04-15 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式ガソリン機関
JP2002256872A (ja) * 2001-02-27 2002-09-11 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃焼制御装置
JP4110836B2 (ja) * 2002-05-28 2008-07-02 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US20040182359A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-23 Stewart Daniel W. Individual cylinder-switching in a multi-cylinder engine
WO2005075803A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Hitachi, Ltd. エンジンの制御装置
US7128047B2 (en) * 2004-07-26 2006-10-31 General Motors Corporation Valve and fueling strategy for operating a controlled auto-ignition four-stroke internal combustion engine
JP4876557B2 (ja) * 2005-12-08 2012-02-15 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP4438792B2 (ja) 2006-12-18 2010-03-24 株式会社日立製作所 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置
DE102008000916B4 (de) * 2007-04-02 2021-12-16 Denso Corporation Verbrennungssteuerungsvorrichtung für direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine
JP4924353B2 (ja) 2007-10-16 2012-04-25 株式会社豊田自動織機 予混合圧縮自着火機関
JP5028245B2 (ja) * 2007-12-20 2012-09-19 本田技研工業株式会社 内燃機関の内部ｅｇｒ制御装置
JP2009197740A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Mazda Motor Corp エンジンの吸排気制御方法および吸排気制御装置
JP4642095B2 (ja) * 2008-06-13 2011-03-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジンの制御装置及び制御方法
JP5055245B2 (ja) * 2008-10-30 2012-10-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置
JP5589941B2 (ja) * 2010-08-20 2014-09-17 マツダ株式会社 過給機付ディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法
JP5500103B2 (ja) * 2011-02-24 2014-05-21 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP5447408B2 (ja) * 2011-02-24 2014-03-19 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP5907013B2 (ja) * 2012-09-07 2016-04-20 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
JP5994700B2 (ja) * 2013-03-25 2016-09-21 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP5870951B2 (ja) * 2013-03-25 2016-03-01 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP5994701B2 (ja) * 2013-03-25 2016-09-21 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104603425B (zh) 2017-06-06
US9429087B2 (en) 2016-08-30
JPWO2014038108A1 (ja) 2016-08-08
JP5930050B2 (ja) 2016-06-08
US20150226143A1 (en) 2015-08-13
CN104603425A (zh) 2015-05-06
WO2014038108A1 (ja) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014002894B4 (de) Funkenzündungsmotor, Regel- bzw. Steuerungsvorrichtung hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE112013004385T5 (de) Fremdzündungsmotor
DE102013014412B4 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren eines Betreibens eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und Computerprogrammprodukt
DE112013004282B4 (de) Fremdgezündeter Direkteinspritzmotor
DE102013013620B4 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Steuereinrichtung für diesen, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE102012002315B4 (de) Fremdgezündeter Benzinmotor, Verfahren zu dessen Steuerung, Steuervorrichtung und Computerprogrammprodukt
DE102012002135B4 (de) Fremdgezündeter Benzinmotor, Verfahren zu dessen Steuerung, Steuervorrichtung und Computerprogrammprodukt
DE102012002134B4 (de) Fremdgezündeter Benzinmotor, Verfahren zu dessen Steuerung, Steuervorrichtung und Computerprogrammprodukt
DE102018006837B4 (de) Aufgeladener Motor, Verfahren zur Motorregelung bzw. -steuerung und Computerprogrammprodukt
DE102013013619B4 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren zum Steuern eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und Computerprogrammprodukt
DE102013013527B4 (de) Funkenzündungs-direkteinspritzungsmotor
DE112014004936B4 (de) Steuervorrichtung für Kompressionszündungsmotor
DE112012003878B4 (de) Steuersystem und Steuerverfahren eines Ottomotors
DE102014013884B4 (de) Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE102014013880B4 (de) Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Motor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern einer Kraftstoffunterbrechung und Computerprogrammprodukt
DE102014002893A1 (de) Funkenzündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung dafür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE112011101619B4 (de) Dieselmotor für Automobil, Steuervorrichtung und Steuerverfahren
DE102008042835B4 (de) Maschine mit Kompressionszündung mit homogener Ladung und Steuerverfahren der Maschine
DE102016008911A1 (de) Mit Vormischungsbeschickung und Kompressionszündung arbeitender Motor, Steuer- bzw. Regeleinrichtung hierfür, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Motors und Computerprogrammerzeugnis
DE112014004939B4 (de) Steuervorrichtung für Kompressionszündungsmotor
DE102014017162B4 (de) Benzindirekteinspritzungsmotor, Steuerungsvorrichtung dafür und Verfahren zum Betreiben eines Direkteinspritzungsmotors
DE102013014430A1 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern desselben und Computerprogrammprodukt
DE102006051767A1 (de) Auf Feuchtigkeit basierende Verbrennungssteuerung bei einem Motor mit mehreren Verbrennungsbetriebsarten
DE102018006447A1 (de) Motor, Verfahren zur Motorsteuerung bzw. -regelung, Steuer- bzw. Regelvorrichtung für Motor und Computerprogrammprodukt
DE102016010309B4 (de) Direkteinspritzender Verbrennungsmotor, Steuervorrichtung für einen derartigen Motor, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02D0013020000

Ipc: F02D0041000000