DE112014004939T5 - Steuervorrichtung für Kompressionszündungsmotor - Google Patents

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Abstract

Eine Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor umfasst ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um einen Motorkörper durch kompressionsgezündete Verbrennung zu betreiben, wenn der Motorkörper in einem Kompressionszündungsbereich arbeitet. Wenn der Motorkörper in einem Niederlastbereich mit einer Last under einer vorbestimmten Last in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, stellt das Steuergerät einen Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit dem Kraftstoffeinspritzventil in einer ersten Hälfte eines Verdichtungstakts oder früher ein und lässt den Ozongenerator das Ozon in den Zylinder einleiten. Wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich arbeitet, steuert das Steuergerät eine Ozonkonzentration so, dass sie bei einer höheren Drehzahl niedriger als bei einer niedrigen Drehzahl ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für Kompressionszündungsmotoren.
  • Technischer Hintergrund
  • Patentschrift 1 offenbart zum Beispiel einen Motor, der kompressionsgezündete Verbrennung ausführt, wenn der Motor in einem vorbestimmten Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last arbeitet. In dem Bereich zum Ausführen der kompressionsgezündeten Verbrennung sieht dieser Motor einen Zeitraum für das Schließen sowohl der Einlass- als auch Auslassventile (d. h. einen Zeitraum negativer Überschneidung) über einem oberen Totpunkt des Auslassens vor, wodurch ein Teil des Abgases in einen Zylinder eingeleitet wird (genauer gesagt der Teil des Abgases wird in dem Zylinder eingeschlossen). Patentschrift 1 lehrt auch das Steuern der Schließzeit des Auslassventils gemäß dem Niveau der Motorlast, so dass um so mehr inneres AGR-Gas in den Zylinder eingeleitet wird, je niedriger die Motorlast ist. Da inneres AGR-Gas eine relativ hohe Temperatur aufweist, werden die Verdichtungsstarttemperatur und die Verdichtungsendtemperatur umso höher, je mehr inneres AGR-Gas in den Zylinder eingeleitet wird. Dies erhöht bei einer niedrigen Motorlast die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Stabilität bei der kompressionsgezündeten Verbrennung.
  • Patentschrift 2 zeigt einen Motor, der eine kompressionsgezündete Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder ausführt, wenn der Motor in einem vorbestimmten Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Last arbeitet. In dem Betriebsbereich zum Ausführen der kompressionsgezündeten Verbrennung leitet der Motor zusammen mit Frischluft Ozon in den Zylinder ein. Patentschrift 2 lehrt auch, dass umso mehr Ozon in den Zylinder eingeleitet wird, je niedriger die Motorlast ist, wodurch die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität verbessert werden.
  • Liste der Anführungen
  • Patentschrift
    • [Patentschrift 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-197740
    • [Patentschrift 2] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-276404
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei dem in Patentschrift 2 gezeigten Motor wird umso mehr Ozon eingeleitet, je höher die Motordrehzahl ist. Je höher die Motordrehzahl ist, um so höher wird aber der Einlassdurchsatz pro Zeiteinheit. Wenn bei einer hohen Motordrehzahl mehr Ozon einzuleiten ist, steigt somit der Energieverbrauch des Ozongenerators stark. Dies kann eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz herbeiführen.
  • Die hierin offenbarte Technik wurde im Hinblick auf diese Gesichtspunkte entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Anstieg des Energieverbrauchs aufgrund des Einleitens von Ozon in einem Kompressionszündungsmotor, der in einem vorbestimmten Bereich eine kompressionsgezündete Verbrennung ausführt, zu unterbinden.
  • Lösung des Problems
  • Die hierin offenbarte Technik betrifft eine Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor. Diese Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor umfasst einen Motorkörper mit einem Zylinder; ein Kraftstoffeinspritzventil, das ausgelegt ist, um Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen; einen Ozongenerator, der ausgelegt ist, um in den Zylinder einzuleitendes Ozon zu erzeugen; und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um den Motorkörper durch kompressionsgezündete Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder zu betreiben, wenn der Motorkörper in einem vorbestimmten Kompressionszündungsbereich arbeitet.
  • Wenn der Motorkörper in einem Niederlastbereich mit einer Last unter einer vorbestimmten Last in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, stellt das Steuergerät einen Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit dem Kraftstoffeinspritzventil in einer ersten Hälfte eines Verdichtungstakts oder früher ein und lässt den Ozongenerator das Ozon in den Zylinder einleiten. Wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich arbeitet, steuert das Steuergerät eine Ozonkonzentration so, dass sie bei einer höheren Drehzahl niedriger als bei einer niedrigeren Drehzahl ist.
  • Die ”erste Hälfte des Verdichtungstakts” kann die erste Hälfte sein, wo ein Verdichtungstakt entsprechend dem Fortschreiten bei einem Kurbelwinkel in die erste Hälfte und die zweite Hälfte unterteilt ist. Die ”erste Hälfte des Verdichtungstakts oder früher” umfasst die erste Hälfte des Verdichtungstakts und einen Ansaugtakt.
  • Der ”Niederlastbereich mit einer Last unter einer vorbestimmten Last” ist ein Lastbereich, in dem die Motorlast niedrig ist und demgemäß der Temperaturzustand in dem Zylinder niedrig ist, so dass sich die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität verschlechtern können. Der Niederlastbereich erfordert eine Maßnahme, um die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität sicherzustellen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird bei Arbeiten des Motorkörpers in einem Niederlastbereich mit einer Last unter einer vorbestimmten Last in dem Kompressionszündungsbereich zum Ausführen der kompressionsgezündeten Verbrennung der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit dem Kraftstoffeinspritzventil in der ersten Hälfte des Verdichtungstakts oder früher eingestellt. Eine relativ frühe Kraftstoffeinspritzung ermöglicht ein Ausbilden eines homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches, das nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung einer kompressionsgezündeten Verbrennung unterliegt.
  • Wenn der Motorkörper in dem vorstehend beschriebenen Niederlastbereich arbeitet, wird das von dem Ozongenerator erzeugte Ozon in den Zylinder eingeleitet. Der ”Ozongenerator” kann zum Beispiel an einem Einlasskanal vorgesehen werden und das Ozon einer in den Zylinder eingeleiteten Frischluft zugeben. Der ”Ozongenerator” kann auch unter Nutzen der Frischluft, die in den Zylinder eingeleitet worden ist, in dem Zylinder Ozon erzeugen. Das Einleiten von Ozon in den Zylinder verbessert selbst in dem Niederlastbereich die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität.
  • Wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich bei einer höheren Drehzahl arbeitet, steuert auf diese Weise die vorstehend beschriebene Konfiguration die Ozonkonzentration so, dass sie niedriger als bei einer niedrigeren Drehzahl ist. Gemäß dem Drehzahlniveau des Motorkörpers kann die Ozonkonzentration kontinuierlich oder allmählich variieren. Zum Beispiel kann der Niederlastbereich entsprechend dem Niveau der Motordrehzahl in mehrere Bereiche unterteilt sein und die Drehzahlbereiche können jeweilige Ozonkonzentrationen aufweisen.
  • Bei einer hohen Drehzahl des Motorkörpers wird ein größerer Wärmebetrag pro Zeiteinheit als bei einer niedrigen Drehzahl erzeugt. Demgemäß wird der Temperaturzustand in dem Zylinder relativ hoch. Die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität verbessern sich somit bei einer hohen Drehzahl mehr als bei einer niedrigen Drehzahl. Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Motorkörper bei einer höheren Drehzahl arbeitet, wird die Ozonkonzentration so gesteuert, dass sie niedriger als bei einer niedrigeren Drehzahl ist. Dies stellt die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität in allen Drehzahlbereichen sicher, wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich arbeitet. Bei einer höheren Drehzahl wird aufgrund der niedrigen Ozonkonzentration der Energieverbrauch des Ozongenerators niedrig.
  • Die Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor kann weiterhin ein System für innere AGR umfassen, das ausgelegt ist, um durch Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen des Motorkörpers Abgas zurück in den Zylinder zu führen. Wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich arbeitet, kann das Steuergerät das System für innere AGR das Abgas in den Zylinder zurückführen lassen und ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis einer Menge des Abgases zu einer Gasgesamtmenge in dem Zylinder ist, auf kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert einstellen.
  • Da das System für innere AGR einen Teil des Abgases in dem Zylinder im Wesentlichen einschließt, wird die Temperatur in dem Zylinder zu Beginn der Verdichtung relativ hoch und demgemäß wird die Verdichtungsendtemperatur relativ hoch.
  • Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Motorkörper in dem Niedriglastbereich arbeitet, führt das System für innere AGR das Abgas in den Zylinder zurück und damit steigen die Verdichtungsstarttemperatur und die Verdichtungsendtemperatur. Dies ist beim Verbessern der Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und der Verbrennungsstabilität vorteilhaft und reduziert die in den Zylinder eingeleitete Ozonmenge. Dies ist beim Verringern des Energieverbrauchs des Ozongenerators vorteilhaft.
  • Das System für innere AGR kann eine Schließzeit mindestens des Auslassventils anpassen, um einen Zeitraum des Schließens sowohl der Auslass- als auch Einlassventile über einem oberen Totpunkt des Auslassens vorzusehen, wodurch das Abgas in den Zylinder zurückgeführt wird.
  • Im Einzelnen sieht das System für innere AGR einen so genannten ”Zeitraum negativer Überschneidung” vor, um einen Teil des Abgases in dem Zylinder einzuschließen. Da in dem Zeitraum negativer Überschneidung das in dem Zylinder eingeschlossene Gas verdichtet wird, bewirkt die durch die Wandfläche des Zylinders freigesetzte Wärme zu Beginn der Verdichtung einen Temperaturabfall. Dieser Temperaturabfall ist bei Arbeiten des Motorkörpers bei einer niedrigen Drehzahl in gewissem Umfang signifikant. Wenn der Motorkörper aber bei einer hohen Drehzahl arbeitet und eine tatsächliche Zeit pro Zyklus kurz ist, wird kaum Wärme freigesetzt, wodurch zu Beginn der Verdichtung kaum ein Temperaturabfall hervorgerufen wird. Wenn der Motorkörper bei hoher Drehzahl arbeitet, stellen eine hohe Temperatur bei Start der Verdichtung und eine demgemäß hohe Verdichtungsendtemperatur also die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität sicher. Dies ermöglicht eine Verringerung der Ozonkonzentration. Dies ist beim Verringern des Energieverbrauchs des Ozongenerators vorteilhaft.
  • Das System für innere AGR kann ausgelegt sein, um durch Öffnen des Auslass- oder Einlassventils, während das Einlass- oder Auslassventil offen ist, das Abgas in den Zylinder zurückzuführen.
  • Im Einzelnen führt das System für innere AGR mit diesem Aufbau durch ein so genanntes ”zweimaliges Öffnen des Auslassventils” oder ”zweimaliges Öffnen des Einlassventils” einen Teil des Abgases in den Zylinder zurück. Bei dem zweimaligen Öffnen des Auslassventils öffnet das System für innere AGR das Auslassventil erneut, während das Einlassventil offen ist, um einen Teil des Abgases, das während des Auspufftakts zu einer Auslassöffnung ausgestoßen wurde, wieder in den Zylinder einzuleiten. Bei dem zweimaligen Öffnen des Einlassventils öffnet das System für innere AGR das Einlassventil erneut, während das Auslassventil offen ist, um während des Auspufftakts einen Teil des Abgases zu einer Einlassöffnung auszustoßen und den Teil des Abgases während des Ansaugtakts zusammen mit Frischluft in den Zylinder einzuleiten. Im Gegensatz zu der Konfiguration mit dem Zeitraum negativer Überschneidung verdichtet dieses zweimalige Öffnen des Auslass- oder Einlassventils das Abgas während des Auspufftakts nicht, was ein Ansteigen von Kühlverlusten nicht verhindert. Dies bewirkt zu Beginn der Verdichtung einen relativen Temperaturanstieg. Dies hebt die Verdichtungsendtemperatur an und ist beim Verbessern der Zündfähigkeit der Kompressionszündung und der Verbrennungsstabilität vorteilhaft. Dies ermöglicht auch eine Verringerung der Ozonkonzentration und des Energieverbrauchs des Ozongenerators.
  • Die Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor kann weiterhin ein System für äußere AGR umfassen, das ausgelegt ist, um das Abgas mit einer Temperatur unter der des Systems für innere AGR mittels eines AGR-Kanals, der Auslass- und Einlasskanäle des Motorkörpers verbindet, in den Zylinder zurückzuführen. Wenn der Motorkörper in einem Hochlastbereich mit einer Last größer oder gleich der vorbestimmten Last in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, kann das Steuergerät zumindest das System für äußere AGR Abgas niedrigerer Temperatur in den Zylinder zurückführen lassen.
  • Wenn der Motorkörper in dem Hochlastbereich mit der Last größer oder gleich dem vorbestimmten Bereich in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, ist die Last des Motorkörpers relativ hoch und demgemäß ist der Temperaturzustand in dem Zylinder hoch. Dies stellt die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität ausreichend sicher, ohne Ozon in den Zylinder einzuleiten. Wenn der Temperaturzustand in dem Zylinder zu hoch ist, kommt es gemäß der kompressionsgezündeten Verbrennung zu einem schnellen Druckanstieg (d. h. dP/dt) in dem Zylinder, wodurch Verbrennungsgeräusch hervorgerufen wird.
  • Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Motorkörper in dem Hochlastbereich arbeitet, führt zumindest das System für äußere AGR das Abgas mit einer Temperatur unter der des Systems für innere AGR in den Zylinder zurück. Dies unterbindet einen übermäßigen Anstieg des Temperaturzustands in dem Zylinder und einen schnellen Druckanstieg in dem Zylinder gemäß der kompressionsgezündeten Verbrennung. Kurz gesagt wird Verbrennungsgeräusch vermindert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wenn wie vorstehend beschrieben der Motorkörper in einem Niederlastbereich eines Kompressionszündungsbereichs arbeitet, steuert die Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor die Ozonkonzentration so, dass sie bei einer höheren Drehzahl niedriger als bei einer niedrigeren Drehzahl ist, um die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität in allen Drehzahlbereichen sicherzustellen und den Energieverbrauch des Ozongenerators zu reduzieren.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Kompressionszündungsmotors zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerung des Kompressionszündungsmotors zeigt.
  • 3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Brennraums.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Ozongenerators zeigt.
  • 5 ist ein beispielhaftes Betriebssteuerkennfeld eines Motors.
  • 6A zeigt eine beispielhafte Kraftstoffeinspritzzeit beim Ausführen der Ansaugtakteinspritzung in einem CAI-Modus und eine Wärmeerzeugungsrate bei einer demgemäßen CAI-Verbrennung.
  • 6B zeigt eine beispielhafte Kraftstoffeinspritzzeit beim Ausführen einer auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks in dem CAI-Modus und die Wärmeerzeugungsrate bei der demgemäßen CAI-Verbrennung.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Niveau einer Motorlast und einem AGR-Verhältnis und zwischen dem Niveau der Motorlast und der Konzentration von in einen Zylinder eingeleitetem Ozon.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerung eines Kompressionszündungsmotors mit einem Aufbau zeigt, der sich von dem von 2 unterscheidet.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das beispielhafte Hubkurven von Einlass- und Auslassventilen zeigt. Das Einlassventil ist zwischen einem Zustand großen Hubs und einem Zustand kleinen Hubs umschaltbar. Das Auslassventil ist zwischen einem Betrieb mit normaler Öffnung und einem Öffnungssonderbetrieb des erneuten Öffnens des Auslassventils in einem Ansaugtakt umschaltbar.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nun werden Ausführungsformen einer Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden bevorzugten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele. 1 und 2 veranschaulichen den schematischen Aufbau eines Motors (d. h. eines Motorkörpers) 1. Der Motor 1 ist ein fremdgezündeter Benzinmotor, der in einem Fahrzeug eingebaut und mit Kraftstoff versorgt wird, der zumindest Benzin enthält. Der Motor 1 umfasst einen Zylinderblock 11, der mit mehreren Zylindern 18 versehen ist (auch wenn in 1 zum Beispiel nur einer gezeigt ist, sind vier Zylinder in einer geraden Reihe angeordnet), einen Zylinderkopf 12, der an dem Zylinderblock 11 angeordnet ist, und eine Ölwanne 13, die unter dem Zylinderblock 11 angeordnet ist und Schmiermittel speichert. Ein Kolben 14 ist in jedem der Zylinder 18 hin- und herbewegend eingesetzt. Der Kolben 14 ist mittels einer Pleuelstange 142 mit einer Kurbelwelle 15 verbunden. An der Oberseite des Kolbens 14 ist, wie in 3 vergrößert gezeigt ist, eine Mulde 141, etwa eine Dieselmotor-Mulde für erneuten Eintritt, ausgebildet. Die Mulde 141 ist einem später beschriebenen Injektor 67 zugewandt, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet. Der Zylinderkopf 12, der Zylinder 18 und der Kolben 14 mit der Mulde 141 legen einen Brennraum 19 fest. Der Brennraum 19 ist nicht auf die in der Figur gezeigte Form beschränkt. Die Form der Mulde 141, die Form der Oberseite des Kolbens 14, die Form des Dachs des Brennraums 19 und andere Formen können nach Bedarf geändert werden.
  • Dieser Motor 1 weist ein relativ hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis von 15 oder höher auf, um zum Beispiel den theoretischen thermischen Wirkungsgrad zu verbessern, die kompressionsgezündete Verbrennung zu stabilisieren, was später beschrieben wird. Das geometrische Verdichtungsverhältnis kann nach Bedarf in dem Bereich von etwa 15 bis etwa 20, beide Werte eingeschlossen, eingestellt werden.
  • Der Zylinderkopf 12 weist eine Einlassöffnung 16 und eine Auslassöffnung 17 für jeden Zylinder 18 auf. Die Einlassöffnung 16 und die Auslassöffnung 17 sind jeweils mit einem Einlassventil 21 und einem Auslassventil 22 versehen, die die Öffnungen an dem Brennraum 19 öffnen und schließen.
  • Von den Ventilsystemen, die das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 antreiben, weist ein Auslassventilsystem einen Phasenänderungsmechanismus (nachstehend als Mechanismus für variable Ventilsteuerzeit (VVT) bezeichnet) 75 auf, der die Drehphase einer Auslassnockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 15 ändern kann. Der VVT 75 kann nach Bedarf einen bekannten hydraulischen, elektromagnetischen oder mechanischen Aufbau aufweisen, und der detaillierte Aufbau ist in der Figur nicht gezeigt. Die Öffnungs- und Schließzeiten des Auslassventils 22 sind innerhalb eines vorbestimmten Bereichs unter Verwenden des VVT 75 kontinuierlich veränderbar.
  • Wie das den VVT 75 umfassende Auslassventilsystem umfasst das Einlassventilsystem einen VVT 72, wie in 2 gezeigt ist. Wie der Auslass-VVT 75 kann der Einlass-VVT 72 nach Bedarf einen bekannten hydraulischen, elektromagnetischen oder mechanischen Aufbau aufweisen, und der nähere Aufbau ist in der Figur nicht gezeigt. Die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 21 sind innerhalb eines vorbestimmten Bereichs unter Verwenden des VVT 72 kontinuierlich veränderbar.
  • Auch wenn dies später beschrieben wird, werden die Öffnungszeiten der Einlass- und Auslassventile 21 und 22 gemäß dem Betrieb des Motors geändert. Bei Steuerung der inneren AGR kann insbesondere ein Zeitraum negativer Überschneidung des Schließens sowohl der Einlass- als auch Auslassventile 21 und 22 in Auspuff- und Ansaugtakten vorgesehen werden, um einen Teil von unverbranntem Gas in dem Zylinder 18 zurückzuhalten.
  • Der Zylinderkopf 12 ist mit dem (Direkt-)Injektor 67 versehen, der den Kraftstoff direkt in jeden der Zylinder 18 einspritzt. Wie in 3 vergrößert gezeigt ist, ist der Injektor 67 sich mit seiner Düse von der Mitte des Dachs des Brennraums 19 hin zum Inneren des Brennraums 19 erstreckend angeordnet. Der Injektor 67 spritzt den Kraftstoff der Menge, die dem Betriebsmodus des Motors 1 entspricht, bei der Einspritzzeit, die dem Betriebsmodus des Motors 1 entspricht, direkt in den Brennraum 19 ein. Auch wenn dies nicht näher gezeigt ist, ist der Injektor 67 in diesem Beispiel ein Injektor mit mehreren Löchern mit mehreren Düsen. Diese Struktur ermöglicht dem Injektor 67 das Einspritzen des Kraftstoffs, um Kraftstoffstrahlen radial von der Mitte des Brennraums 19 zu verteilen. Wie durch die Pfeile von 3 angedeutet strömt der Kraftstoffstrahl, der eingespritzt wird, um sich radial von der Mitte des Brennraums 19 zu verteilen, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet, entlang der Wand der in der Oberseite des Kolbens gebildeten Mulde 141. Die Mulde 141 ist mit anderen Worten ausgebildet, um den Kraftstoffstrahl aufzunehmen, der eingespritzt wird, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet. Diese Kombination aus dem Mehrlochinjektor 67 und der Mulde 141 ist beim Verkürzen des Gemischbildungszeitraums nach Kraftstoffeinspritzung und beim Verkürzen eines Verbrennungszeitraums vorteilhaft. Der Injektor 67 ist nicht auf den Mehrlochinjektor beschränkt, sondern kann ein sich nach außen öffnendes Ventil aufweisen.
  • Ein (nicht gezeigter) Kraftstofftank ist durch einen Kraftstoffzufuhrkanal mit dem Injektor 67 verbunden. Der Kraftstoffzufuhrkanal ist mit einem Kraftstoffzufuhrsystem 62 versehen, das eine Kraftstoffpumpe 63 und ein Common-Rail 64 umfasst und den Kraftstoff bei einem relativ hohen Kraftstoffdruck dem Injektor 67 zuführen kann. 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. Das Ventil des Injektors 67 ist offen, wodurch der in dem Common-Rail 64 gespeicherte Kraftstoff von der Düse des Injektors 67 eingespritzt wird. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe 63 eine Kolbenpumpe, die von dem Motor 1 angetrieben wird. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62, das die Pumpe umfasst, die von dem Motor angetrieben wird, liefert Kraftstoff eines hohen Drucks von 30 MPa oder höher zu dem Injektor 67. Der Kraftstoffdruck kann maximal bei etwa 120 MPa liegen. Wie später beschrieben wird, ändert sich der Druck des dem Injektor 67 zugeführten Kraftstoffs gemäß dem Betriebsmodus des Motors 1. Das Kraftstoffzufuhrsystem 62 ist nicht auf diese Struktur beschränkt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Zündkerze 25, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 19 zündet, an dem Zylinderkopf 12 angebracht. In diesem Beispiel erstreckt sich die Zündkerze 25 von der Auslassseite des Motors 1 schräg nach unten und durchsetzt den Zylinderkopf 12. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Spitze der Zündkerze 25 dem Inneren der Mulde 141 des Kolbens 14 zugewandt, der sich in dem oberen Totpunkt der Verdichtung befindet.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Einlasskanal 30 mit einer Seitenfläche des Motors 1 verbunden, um mit der Einlassöffnung 16 jedes Zylinders 18 zu kommunizieren. Ein Auslasskanal 40, der das verbrannte Gas (d. h. Abgas) aus dem Brennraum 19 jedes Zylinders 18 ablässt, ist dagegen mit der anderen Seitenfläche des Motors 1 verbunden.
  • Ein Luftfilter 31, der Ansaugluft filtert, ist an dem stromaufwärts liegenden Ende des Einlasskanals 30 angeordnet. Ein Ausgleichsbehälter 33 ist nahe dem stromabwärts liegenden Ende des Einlasskanals 30 angeordnet. Der Einlasskanal 30 ist stromabwärts des Ausgleichsbehälters 33 in unabhängige Kanäle für die jeweiligen Zylinder 18 unterteilt. Das stromabwärts liegende Ende jedes unabhängigen Kanals ist mit der Einlassöffnung 16 des zugeordneten der Zylinder 18 verbunden.
  • Ein wasserkühlender Zwischenkühler/Wärmer 34, der die Luft kühlt oder erwärmt, und eine Drosselklappe 36, die die in jeden Zylinder 18 aufgenommene Luftmenge anpasst, sind in dem Einlasskanal 30 zwischen dem Luftfilter 31 und dem Ausgleichsbehälter 33 angeordnet. Der Einlasskanal 30 ist auch mit einem Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 verbunden, der den Zwischenkühler/Wärmer 34 umgeht. Dieser Zwischenkühler-Umgehungskanal 35 ist mit einem Zwischenkühler-Umgehungsventil 351 zum Anpassen des Durchsatzes der durch den Kanal 35 strömenden Luft versehen. Der Öffnungsgrad des Zwischenkühler-Umgehungsventils 351 wird angepasst, um das Verhältnis des Durchsatzes des Zwischenkühler-Umgehungskanals 35 zu dem Durchsatz des Zwischenkühlers/Wärmers 34 anzupassen, wodurch die Temperatur von Frischluft, die in den Zylinder 18 eingeleitet wird, angepasst wird. Auf den Zwischenkühler/Wärmer 34 und seine Befestigung kann verzichtet werden.
  • Der stromaufwärtige Teil des Auslasskanals 40 ist ein Abgaskrümmer, der die unabhängigen Kanäle, die für die jeweiligen Zylinder 18 aufgeteilt sind und mit den Außenenden der Auslassöffnungen 17 verbunden sind, und einen Sammler, der die unabhängigen Kanälen zusammenfasst, umfasst. Ein Direktkatalysatorbehälter 41 und ein Unterfußkatalysatorbehälter 42 sind als Abgasreiniger, die Schadstoffe in dem Abgas beseitigen, stromabwärts des Abgaskrümmers in dem Auslasskanal 40 vorgesehen. Der Direktkatalysatorbehälter 41 und der Unterfußkatalysatorbehälter 42 umfassen jeweils ein rohrförmiges Gehäuse und zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator in dem Durchlass in dem Gehäuse. Dieser Motor 1 enthält keinen NOx-Reinigungskatalysator.
  • Der Teil des Einlasskanals 30 zwischen dem Ausgleichsbehälter 33 und der Drosselklappe 36 ist mittels eines AGR-Kanals 50 zum Rückführen eines Teils des Abgases in dem Einlasskanal 30 mit dem stromaufwärts liegenden Teil des Direktkatalysatorbehälters 41 in dem Abgaskanal 40 verbunden. Dieser AGR-Kanal 50 umfasst einen Hauptkanal 51, der mit einem AGR-Kühler 52 zum Kühlen des Abgases mit Motorkühlwasser und einem AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 zum Umgehen des AGR-Kühlers 52 versehen ist. Der Hauptkanal 51 ist mit einem AGR-Ventil 511 zum Anpassen der zu dem Einlasskanal 30 zurückzuführenden Abgasmenge versehen. Der AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 ist mit einem AGR-Kühler-Umgehungsventil 531 zum Anpassen des Durchsatzes des Abgases, das durch den AGR-Kühler-Umgehungskanal 53 zirkuliert, versehen.
  • Zwischen der Drosselklappe 36 und dem Ausgleichsbehälter 33 ist in dem Einlasskanal 30 ein Ozongenerator (O3-Erzeuger) 76 gesetzt und gibt der zu dem Zylinder 18 einzuleitenden Fischluft Ozon zu. Wie in 4 gezeigt umfasst der Ozongenerator 76 zum Beispiel mehrere Elektroden, die in dem Querschnitt eines Ansaugrohrs 301 horizontal oder vertikal bei vorbestimmten Abständen parallel angeordnet sind. Der Ozongenerator 76 erzeugt durch stille Entladung unter Verwenden von in Ansaugluft enthaltenem Sauerstoff als Materialgas Ozon. D. h. eine (nicht gezeigte) Stromversorgung legt eine Wechselspannung hoher Funkfrequenz an den Elektroden an, um in einer Funkenstrecke eine stille Entladung zu erzeugen und Luft (d. h. Ansaugluft), die durch die Funkenstrecke strömt, zu ionisieren. Die Ansaugluft mit dem auf diese Weise zugegebenen Ozon wird von dem Ausgleichsbehälter 33 mittels des Ansaugkrümmers in jeden Zylinder 18 eingeleitet. Durch Ändern der Art der Spannungsanlegung an den Elektroden des Ozongenerators 76 und/oder der Anzahl der Elektroden, die eine Spannung anlegen, wird die Ozonkonzentration in der Ansaugluft nach Strömen durch den Ozongenerator 76 gesteuert. Wie später beschrieben wird, steuert ein PCM 10 die Ozonkonzentration der in den Zylinder 18 eingeleiteten Ansaugluft durch Steuern des Ozongenerators 76.
  • 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 ist ein Steuergerät.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, werden Detektionssignale verschiedener Sensoren SW1–SW16 zu dem PCM 10 eingespeist. Die verschiedenen Sensoren umfassen die folgenden. Ein Luftstromsensor SW1 detektiert den Durchsatz der Frischluft stromabwärts des Luftfilters 31. Ein Einlasstemperatursensor SW2 detektiert die Temperatur der Frischluft. Ein zweiter Einlasstemperatursensor SW3 ist stromabwärts des Zwischenkühlers/Wärmers 34 angeordnet und detektiert die Temperatur der Frischluft nach Strömen durch den Zwischenkühler/Wärmer 34. Ein AGR-Gastemperatursensor SW4 ist nahe dem Abschnitt des AGR-Kanals 50 angeordnet, der mit dem Einlasskanal 30 verbunden ist, und detektiert die Temperatur von äußerem AGR-Gas. Ein Einlassöffnungstemperatursensor SW5 ist an der Einlassöffnung 16 angebracht und detektiert die Temperatur von Einlassluft unmittelbar vor dem Strömen in den Zylinder 18. Ein Zylinderdrucksensor SW6 ist an dem Zylinderkopf 12 angebracht und detektiert den Druck in dem Zylinder 18. Ein Abgastemperatursensor SW7 und ein Abgasdrucksensor SW8 sind nahe dem Abschnitt des Auslasskanals 40 angeordnet, der mit dem AGR-Kanal 50 verbunden ist, und detektieren die Temperatur bzw. den Druck des Abgases. Ein linearer O2-Sensor SW9 ist stromaufwärts des Direktkatalysatorbehälters 41 angeordnet und detektiert die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Ein Lambda-O2-Sensor SW10 ist zwischen dem Direktkatalysatorbehälter 41 und dem Unterfußkatalysatorbehälter 42 angeordnet und detektiert die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Ein Wassertemperatursensor SW11 detektiert die Temperatur des Motorkühlwassers. Ein Kurbelwinkelsensor SW12 detektiert den Drehwinkel der Kurbelwelle 15. Ein Gaspedalöffnungssensor SW13 detektiert den Öffnungsgrad des Gaspedals, der dem Betrag der Betätigung eines (nicht gezeigten) Gaspedals des Fahrzeugs entspricht. Es sind Einlass- und Auslass-Nockenwinkelsensoren SW14 und SW15 vorgesehen. An dem Common-Rail 64 des Kraftstoffzufuhrsystems 62 ist ein Kraftstoffdrucksensor SW16 angebracht und detektiert den Druck des dem Injektor 67 gelieferten Kraftstoffs.
  • 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 dem Ermittlungsergebnis gibt das PCM 10 Steuersignale zu den Aktoren des Injektors 67, der Zündkerze 25, dem Einlass-VVT 72, dem Auslass-VVL 75, dem Kraftstoffzufuhrsystem 62, den verschiedenen Ventilen (z. B. der Drosselklappe 36, dem Zwischenkühler-Umgehungsventil 351, dem AGR-Ventil 511 und dem AGR-Kühler-Umgehungsventil 531) und dem Ozongenerator 76 aus. Somit betreibt das PCM 10 den Motor 1.
  • 5 veranschaulicht ein beispielhaftes Betriebssteuerkennfeld des Motors 1. Dieser Motor 1 soll die Kraftstoffeffizienz und die Abgasemission verbessern. Innerhalb eines Bereichs relativ niedriger Last des Motors wird keine Zündung mit der Zündkerze 25 ausgeführt, sondern es wird eine kompressionsgezündete Verbrennung ausgeführt, die den Kraftstoff durch Kompressionsselbstzündung verbrennt (d. h. gesteuerte Selbstzündungsverbrennung). In dem Beispiel von 5 entspricht der Bereich mit einer Last, die niedriger als eine Verbrennungsumschaltlast ist, die durch die durchgehende Linie angedeutet ist, einem Kompressionszündungsbereich zum Ausführen einer Kompressionszündung. Mit einer Zunahme der Motorlast 1 wird aber die kompressionsgezündete Verbrennung schnell, was Probleme wie etwa Verbrennungsgeräusch hervorruft. Innerhalb eines Bereichs relativ hoher Last des Motors stoppt dieser Motor 1 somit die kompressionsgezündete Verbrennung und startet die Verbrennung mit erzwungener Zündung (hier durch Funken gezündete Verbrennung) mit der Zündkerze 25. In dem Beispiel von 5 entspricht der Bereich mit einer Last, die größer oder gleich der Verbrennungsumschaltlast ist, die durch die durchgehende Linie angedeutet ist, einem Fremdzündungsbereich. Somit wird der Motor 1 gemäß dem Betriebsmodus des Motors 1, insbesondere gemäß der Last des Motors 1, zwischen einem gesteuerten Selbstzündungsmodus (CAI-Modus), der die kompressionsgezündete Verbrennung ausführt, und einem Fremdzündungsmodus (SI-Modus), der die fremdgezündete Verbrennung ausführt, umgeschaltet. Die Grenze zwischen den Modi ist nicht auf das in der Figur Gezeigte beschränkt.
  • Der CAI-Modus ist gemäß dem Niveau der Motorlast in zwei Bereiche unterteilt. Im Einzelnen wird in dem Bereich niedriger und mittlerer Last (1) des CAI-Modus heißes AGR-Gas einer relativ hohen Temperatur in den Zylinder 18 eingeleitet, um die Zündfähigkeit und die Stabilität in der kompressionsgezündeten Verbrennung zu verbessern. Wie vorstehend beschrieben dient dies zum Vorsehen des Zeitraums negativer Überschneidung des Schließens sowohl des Auslassventils 22 als auch des Einlassventils 21, der den oberen Totpunkt der Verdichtung einschließt. Das Einleiten des heißen AGR-Gases steigert die Verdichtungsendtemperatur in dem Zylinder 18 und ist beim Verbessern der Zündfähigkeit und der Stabilität in der kompressionsgezündeten Verbrennung in dem Bereich (1) vorteilhaft. Wie in 6A gezeigt ist, spritzt der Injektor 67 in dem Bereich (1) den Kraftstoff zumindest in dem Zeitraum zwischen dem Ansaugtakt und der Mitte des Verdichtungstakts in den Zylinder 18 ein, um ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Wie in 6A gezeigt ist, wird das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung der Kompressionsselbstzündung unterzogen.
  • In dem Bereich hoher Last (2) des CAI-Modus, der die Grenze zwischen dem CAI-Modus und dem SI-Modus umfasst (d. h. die Schaltlast), wird die Temperatur in dem Zylinder 18 höher. Um Vorzündung zu unterdrücken, wird somit die Menge heißen AGR-Gases reduziert, und das AGR-Gas, das während Strömen durch den AGR-Kühler 52 gekühlt wird, wird in den Zylinder 18 eingeleitet.
  • Der Motor 1 setzt die Schaltlast so hoch wie möglich fest, um den Bereich des CAI-Modus so weit wie möglich hin zu der höheren Last auszuweiten. In dem Hochlastbereich (2) kommt es zu anomaler Verbrennung wie etwa Vorzündung, wenn der Kraftstoff innerhalb des Zeitraums zwischen dem Ansaugtakt und der Mitte des Verdichtungstakts in den Zylinder 18 eingespritzt wird. Wenn andererseits eine große Menge des gekühlten AGR-Gases der niedrigen Temperatur eingeleitet wird, um die Verdichtungsendtemperatur in dem Zylinder zu senken, verschlechtert sich die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung. D. h. in dem Bereich (2) wird die kompressionsgezündete Verbrennung allein durch Steuern der Temperatur in dem Zylinder 18 nicht stabil ausgeführt. In diesem Bereich (2) wird erfinderische Kraftstoffeinspritzung zusätzlich zur Steuerung der Temperatur in dem Zylinder 18 genutzt, um anomale Verbrennung wie etwa Vorzündung zu reduzieren und die kompressionsgezündete Verbrennung zu stabilisieren. Im Einzelnen wird bei dieser Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff bei einem Kraftstoffdruck, der viel höher als bei herkömmlichen Methoden ist, zumindest in dem Zeitraum zwischen der Endphase des Verdichtungstakts und der Anfangsphase des Arbeitstakts (der Zeitraum wird nachstehend als ”auf spät verstellter Zeitraum” bezeichnet) in den Zylinder 18 eingespritzt, wie in 6B gezeigt ist. Diese charakteristische Kraftstoffeinspritzung wird nachstehend als ”auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks” oder einfach ”auf spät verstellte Einspritzung” bezeichnet. Diese auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks reduziert anomale Verbrennung in dem Bereich (2) und stabilisiert die kompressionsgezündete Verbrennung. Die Einzelheiten der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks werden später beschrieben.
  • Im Gegensatz zu diesem CAI-Modus stoppt der SI-Modus, auch wenn dies in 5 nicht gezeigt ist, das Einleiten des heißen AGR-Gases und setzt das Einleiten des gekühlten AGR-Gases fort. In dem SI-Modus ist, auch wenn dies später näher beschrieben wird, die Drosselklappe 36 vollständig offen und der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 511 wird angepasst, um die Menge der Frischluft, die zu dem Zylinder 18 eingeleitet wird, und die Menge des äußeren AGR-Gases anzupassen. Die Einstellung des Verhältnisses des Gases, das in den Zylinder 18 eingeleitet wird, reduziert Pumpverluste. In den Zylinder 18 wird eine große Menge des gekühlten AGR-Gases eingeleitet, um eine anomale Verbrennung zu reduzieren und die niedrige Verbrennungstemperatur der fremdgezündeten Verbrennung zu halten, wodurch die Erzeugung von Roh-NOx und Kühlverluste reduziert werden. In dem Volllastbereich wird das AGR-Ventil 511 geschlossen, um die äußere AGR auf null zu reduzieren.
  • Wie vorstehend beschrieben wird das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 auf 15 oder höher gestellt (z. B. 18). Das hohe Verdichtungsverhältnis hebt die Verdichtungsendtemperatur und den Verdichtungsenddruck an und ist somit beim Stabilisieren der kompressionsgezündeten Verbrennung insbesondere in dem Bereich niedriger Last (z. B. dem Bereich (1)) des CAI-Modus vorteilhaft. Der Motor 1 mit dem hohen Verdichtungsverhältnis unterliegt andererseits anomaler Verbrennung wie etwa Vorzündung und Klopfen in dem SI-Modus der hohen Last.
  • Um dieses Problem anzugehen, führt der Motor 1 die vorstehend beschriebene auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem SI-Modus aus, um anomale Verbrennung zu reduzieren. Im Einzelnen führt der Motor 1 die auf spät verstelle Einspritzung hohen Drucks aus, die den Kraftstoff innerhalb des auf spät verstellten Zeitraums zwischen der Endphase des Verdichtungstakts und der Anfangsphase des Arbeitstakts bei dem hohen Kraftstoffdruck von 30 MPA oder höher in den Zylinder 18 einspritzt. Im SI-Modus kann zusätzlich zu der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks in dem auf spät verstellten Zeitraum ein Teil des einzuspritzenden Kraftstoffs innerhalb des Ansaugtakts, in dem das Einlassventil 21 offen ist, in den Zylinder 18 eingespritzt werden (d. h. die geteilte Einspritzung wird ausgeführt).
  • Eine auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks in einem SI-Modus wird kurz beschrieben. Wie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-38810 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-172665 ), die eine ältere Anmeldung der Anmelderin ist, beschrieben wird, zielt die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks darauf ab, die Reaktionszeit zwischen dem Start der Kraftstoffeinspritzung und dem Ende der Verbrennung zu verkürzen, wodurch eine anomale Verbrennung reduziert wird. Im Einzelnen ist die Reaktionszeit die Summe des Zeitraums, da der Injektor 67 den Kraftstoff einspritzt (d. h. (1) ein Einspritzzeitraum), des Zeitraums, bis nach dem Ende der Einspritzung um die Zündkerze 25 ein brennbares Luft/Kraftstoff-Gemisch ausgebildet ist (d. h. (2) ein Luft/Kraftstoff-Gemisch-Bildungszeitraum), und des Zeitraums, bis die durch die Zündung gestartete Verbrennung endet (d. h. (3) ein Verbrennungszeitraum), d. h. (1) + (2) + (3). Bei der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks wird der Kraftstoff bei einem hohen Druck in den Zylinder 18 eingespritzt, um den Einspritzzeitraum und den Gemischbildungszeitraum zu verkürzen. Das Verkürzen des Einspritzzeitraums und des Gemischbildungszeitraums verstellt die Zeit der Kraftstoffeinspritzung, genauer gesagt den Start der Einspritzung, auf relativ spät. Bei der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks wird der Kraftstoff in dem auf spät verstellten Zeitraum zwischen der Endphase des Verdichtungstakts und der Anfangsphase des Arbeitstakts eingespritzt.
  • Der Kraftstoff wird bei dem hohen Kraftstoffdruck in den Zylinder 18 eingespritzt, wodurch in dem Zylinder Turbulenz erhöht wird, um die Turbulenzenergie in dem Zylinder 18 zu steigern. Dies und ein relatives Spätverstellen des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung ermöglichen das Ausführen von Fremdzündung und Verbrennungsstart, während die hohe Turbulenzenergie beibehalten wird. Dies verkürzt den Verbrennungszeitraum.
  • Somit verkürzt die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks jeden einzelnen von Einspritzzeitraum, Gemischbildungszeitraum und Verbrennungszeitraum. Dadurch wird die Reaktionszeit des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches verglichen mit der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt stark verkürzt. Infolge des Verkürzens der Reaktionszeit wird das Reaktionsvermögen des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches am Ende der Verbrennung verlangsamt, wodurch die anomale Verbrennung reduziert wird.
  • Der Verbrennungszeitraum wird durch Festlegen des Kraftstoffdrucks bei zum Beispiel 30 MPa oder höher effizient verkürzt. Der Kraftstoffdruck von 30 MPa oder höher verkürzt sowohl den Einspritzzeitraum als auch den Gemischbildungszeitraum effektiv. Der Kraftstoffdruck wird vorzugsweise nach Bedarf gemäß den Eigenschaften des zu verwendenden Kraftstoffs, der mindestens Benzin enthält, eingestellt. Der obere Grenzwert kann zum Beispiel bei 120 MPa liegen.
  • Die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks nutzt erfinderische Einspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder 18, um in dem SI-Modus anomale Verbrennung zu reduzieren. Anders als bei dieser Einspritzung ist das Verstellen der Zündzeit auf spät zum Reduzieren anomaler Verbrennung allgemein bekannt. Das Spätverstellen der Zündzeit reduziert den Wärmewirkungsgrad und das Drehmoment. Beim Ausführen der auf spät verstellten Einspritzung hohen Drucks reduziert die erfinderische Kraftstoffeinspritzung anomale Verbrennung, um die Zündzeit auf früh zu verstellen. Dies verbessert den Wärmewirkungsgrad und das Drehmoment. D. h. die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks reduziert nicht nur die anomale Verbrennung, sondern verstellt auch die Zündzeit um die Zeit, die der Reduzierung entspricht, auf früh. Dies ist beim Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorteilhaft.
  • Wie vorstehend beschrieben verkürzt die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem SI-Modus jeweils den Einspritzzeitraum, den Zeitraum der Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches und den Verbrennungszeitraum. Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem Bereich (2) des CAI-Modus verkürzt den Einspritzzeitraum und den Gemischbildungszeitraum. Im Einzelnen wird der Kraftstoff bei dem hohen Kraftstoffdruck in den Zylinder 18 eingespritzt, wodurch die Turbulenz in dem Zylinder gesteigert wird, um das Mischverhalten des zerstäubten Kraftstoffs zu verbessern. Dadurch wird ein relativ homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch schnell gebildet, selbst wenn der Kraftstoff bei einem späten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verbrennung eingespritzt wird. Die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung in dem CAI-Modus steuert den Start der Reaktion des unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches.
  • Bei der auf spät verstellten Hochdruckeinspritzung in dem CAI-Modus wird der Kraftstoff bei einem späten Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung in dem Bereich relativ hoher Last zum Reduzieren von Vorzündung in dem Verdichtungstakt, in dem kein Kraftstoff in den Zylinder 18 eingespritzt wird, und zum schnellen Bilden des in etwa homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisches eingespritzt, wie vorstehend beschrieben wurde. Somit ist nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung eine zuverlässige Kompressionszündung möglich. Bei dem Arbeitstakt, bei dem der Fahrbetrieb allmählich den Druck in dem Zylinder 18 reduziert, wird die kompressionsgezündete Verbrennung langsam, um einen schnellen Druckanstieg (dP/dt) in dem Zylinder 18 entsprechend der kompressionsgezündeten Verbrennung zu reduzieren. Dies beseitigt NVH-Beschränkungen, was zu einer Ausdehnung des Bereichs des CAI-Modus zu der höheren Last führt.
  • 7 veranschaulicht Änderungen des AGR-Verhältnisses gemäß dem Lastniveau des Motors 1 (d. h. Änderungen der Gaszusammensetzung in dem Zylinder 18). Nun werden nacheinander die Änderungen des AGR-Verhältnisses von dem Bereich hoher Last zu dem Bereich niedriger Last beschrieben.
  • Von maximaler Last Tmax zu Schaltlast T3
  • Der Bereich mit höherer Last als der Schaltlast T3 entspricht dem SI-Modus. Wie vorstehend beschrieben wird in diesem SI-Bereich nur das gekühlte AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet. Im Einzelnen wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 36 bei voll offen gehalten. Während es in dem Volllastbereich geschlossen ist, wird das AGR-Ventil 511 gemäß einer Abnahme der Motorlast allmählich geöffnet. In dem SI-Modus wird das AGR-Verhältnis unter der Bedingung, bei der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) ist, auf den Höchstwert gesetzt. Dies ist beim Reduzieren von Pumpverlusten vorteilhaft. Das Festlegen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermöglicht die Nutzung eines Dreiwegekatalysators. Da die Menge des eingespritzten Kraftstoffs mit einer Abnahme der Motorlast sinkt, steigt das AGR-Verhältnis kontinuierlich. Dies ändert kontinuierlich die Gaszusammensetzung in dem Zylinder 18, wenn sich die Motorlast kontinuierlich ändert, und ist so beim Verbessern der Steuerbarkeit vorteilhaft.
  • Von Schaltlast T3 zu spezifizierter Last T1
  • Die Schaltlast T3 entspricht wie vorstehend beschrieben dem Umschalten zwischen dem CAI-Modus und dem SI-Modus. In dem Bereich mit niedriger Last, die kleiner oder gleich der Schaltlast T3 ist, arbeitet der Motor in dem CAI-Modus. Sowohl in dem Bereich niedriger Last als auch dem Bereich höherer Last, der die Schaltlast T3 zwischen dem CAI-Modus und dem SI-Modus umfasst, ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ ≈ 1) eingestellt. Somit steigt das AGR-Verhältnis kontinuierlich von dem CAI-Modus zu dem SI-Modus an. Dies bewirkt mit Ausnahme des Ausführens/Nichtausführens der Fremdzündung keine Änderung des Übergangs von dem CI-Modus zu dem SI-Modus, bei dem die Verbrennungsart umgeschaltet wird, und macht das Umschalten von dem CAI-Modus zu dem SI-Modus oder umgekehrt gleichmäßiger, um Drehmomenterschütterung etc. zu reduzieren.
  • Bei einer niedrigeren Last in dem Bereich neben der Schaltlast T3 wird eine relativ große Menge AGR-Gas (das gekühlte AGR-Gas) kontinuierlich von dem Bereich neben der Schaltlast T3 bei einer höheren Last in den Zylinder 18 eingeleitet. Gleichzeitig wird die auf spät verstellte Hochdruckeinspritzung, die den Kraftstoff bei dem Kraftstoffdruck von 30 MPa oder höher nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung einspritzt, ausgeführt, um die kompressionsgezündete Verbrennung auszuführen. Dies macht es möglich, die kompressionsgezündete Verbrennung langsam auszulegen, wodurch die dP/dt-Beschränkungen aufgehoben und die kompressionsgezündete Verbrennung in einem Bereich relativ hoher Last des Motors 1 als Bereich, der die kompressionsgezündete Verbrennung ausführt, stabil auszuführen.
  • In dem CAI-Modus wird der Zeitraum negativer Überschneidung vorgesehen, um das innere AGR-Gas (d. h. das heiße AGR-Gas) in den Zylinder 18 einzuleiten. Das AGR-Verhältnis, das die Summe des heißen Abgases und des gekühlten AGR-Gases ist, steigt kontinuierlich mit einer Abnahme der Last des Motors 1. Das Verhältnis des gekühlten AGR-Gases und des heißen AGR-Gases sinkt bzw. steigt allmählich mit einer Abnahme der Last des Motors 1. Durch Steuern des Öffnungsgrads des AGR-Ventils 511 wird die Menge des eingeleiteten gekühlten AGR-Gases angepasst.
  • Durch Anpassen des Zeitraums des Schließens des Auslassventils 22 wird dagegen die Menge des eingeleiteten heißen AGR-Gases angepasst.
  • Bei der vorbestimmten Last T2 zwischen der Schaltlast T3 und der spezifizierten Last T1 wird das Einleiten des gekühlten AGR-Gases gestoppt. Wenn die Last des Motors 1 niedriger als die vorbestimmte Last T2 ist, wird nur das heiße AGR-Gas in den Zylinder 18 eingeleitet. Das Steigern der Menge des eingeleiteten heißen AGR-Gases bei einer Abnahme der Last des Motors 1 erhöht die Gastemperatur in dem Zylinder vor dem Start der Verdichtung. Dies hebt die Verdichtungsendtemperatur an und ist beim Verbessern der Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und der Stabilität bei der kompressionsgezündeten Verbrennung in dem Bereich, in dem die Last des Motors 1 niedrig ist, vorteilhaft.
  • Das AGR-Verhältnis, das mit einer Abnahme der Last des Motors 1 kontinuierlich steigt, wird bei der festgelegten Last T1 auf das maximale AGR-Verhältnis rmax gesetzt.
  • Zwischen spezifizierter Last T1 und Mindestlast
  • Zu der wie vorstehend beschrieben spezifizierten Last T1 wird das AGR-Verhältnis bei einer Abnahme der Last des Motors 1 kontinuierlich höher gesetzt. Wenn die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, wird das AGR-Verhältnis unabhängig vom Lastniveau des Motors auf das maximale AGR-Verhältnis rmax festgelegt.
  • Das AGR-Verhältnis wird auf unter das maximale AGR-Verhältnis rmax gesetzt. Denn wenn das AGR-Verhältnis erhöht wird, um eine große Menge Abgas in den Zylinder 18 einzuleiten, nimmt das spezifische Wärmeverhältnis des Gases in dem Zylinder 18 ab. Dies senkt eher die Verdichtungsendtemperatur, selbst wenn die Gastemperatur vor dem Start der Verdichtung hoch ist.
  • Abgas enthält viel CO2 und H2O, die dreiatomige Moleküle sind, und weist ein höheres spezifisches Wärmeverhältnis als Luft auf, die Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) enthält. Wenn somit das AGR-Verhältnis erhöht wird, um eine größere Menge Abgas in den Zylinder 18 einzuleiten, nimmt das spezifische Wärmeverhältnis des Gases in dem Zylinder 18 ab.
  • Abgas weist eine höhere Temperatur als Frischluft auf. Bei einem Anstieg des AGR-Verhältnisses steigt die Temperatur in dem Zylinder bei Start der Verdichtung. Das spezifische Wärmeverhältnis des Gases nimmt mit einem Anstieg des AGR-Verhältnisses ab, die Temperatur des Gases steigt selbst nach Verdichten des Gases nicht so stark. Dadurch ist die Verdichtungsendtemperatur bei dem vorbestimmten AGR-Verhältnis rmax maximal und sinkt dann sogar, wenn das AGR-Verhältnis steigt.
  • Bei diesem Motor 1 ist die Verdichtungsendtemperatur bei dem maximalen AGR-Verhältnis rmax am höchsten. Wenn die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, wird das AGR-Verhältnis auf das maximale AGR-Verhältnis rmax gesetzt, um eine Abnahme der Verdichtungsendtemperatur zu reduzieren. Dieses maximale AGR-Verhältnis rmax kann innerhalb des Bereichs zwischen 50% und 90% festgelegt werden. Das maximale AGR-Verhältnis rmax kann so hoch wie möglich festgelegt werden, solange eine hohe Verdichtungsendtemperatur erhalten wird, und kann bevorzugt innerhalb des Bereichs zwischen 70% und 90% festgelegt werden. Der Motor 1 weist ein hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis von 15 oder höher auf, um eine hohe Verdichtungsendtemperatur zu erhalten. Wenn der Motor 1 ausgelegt ist, um eine höchstmögliche Verdichtungsendtemperatur zu erhalten, kann das maximale AGR-Verhältnis rmax zum Beispiel bei etwa 80% festgelegt werden. Das höchstmögliche Festlegen des maximalen AGR-Verhältnisses rmax ist beim Reduzieren von Verlust von unverbranntem Kraftstoff des Motors 1 vorteilhaft. Wenn der Motor 1 eine niedrige Last aufweist, tendiert der Verlust unverbrannten Kraftstoffs zu steigen. Das höchstmögliche Festlegen des AGR-Verhältnisses, wenn die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, ist beim Verbessern der Kraftstoffeffizienz aufgrund der Reduzierung des Verlustes unverbrannten Kraftstoffs vorteilhaft.
  • Selbst wenn auf diese Weise bei dem Motor 1 die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, wird die hohe Verdichtungsendtemperatur erhalten, um die Zündfähigkeit bei der kompressionsgezündeten Verbrennung und die Verbrennungsstabilität sicherzustellen.
  • In dem Bereich, in dem die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, arbeitet der Ozongenerator 76 in diesem Motor 1, um der in den Zylinder 18 eingeleiteten Ansaugluft Ozon zuzugeben. Das Einleiten von Ozon in den Zylinder 18 verbessert die Zündfähigkeit des Luft/Kraftstoff-Gemisches, um die Stabilität bei der kompressionsgezündeten Verbrennung zu verbessern. Wie in der unteren Figur von 7 und 5 dasrgestellt ist, ist die Ozonkonzentration bezüglich der Last des Motors 1 konstant, während sie bei einer niedrigeren Drehzahl relativ hoch ist und bei einer höheren Drehzahl des Motors relativ niedrig ist. Gemäß dem Drehzahlniveau kann sich die Ozonkonzentration allmählich ändern. Zum Beispiel ist der Drehzahlbereich des Motors 1 in mehrere Bereiche (z. B. in zwei Drehzahlen hoch und niedrig, oder in drei Drehzahlen, hoch mittel und niedrig) unterteilt. Für jeden Drehzahlbereich kann eine Ozonkonzentration ermittelt werden. Alternativ kann die Ozonkonzentration gemäß dem Drehzahlniveau des Motors 1 kontinuierlich variieren.
  • Wenn im Einzelnen der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, nimmt der pro Zeiteinheit erzeugte Wärmebetrag zu, so dass der Temperaturzustand in dem Zylinder 18 höher als bei Arbeiten des Motors 1 bei einer niedrigen Drehzahl ist. Um das heiße AGR-Gas in den Zylinder 18 einzuleiten, weist der Motor 1 den Zeitraum negativer Überschneidung auf. Wenn bei dieser Konfiguration der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, nimmt der Temperaturabfall des Abgases mehr als bei einer niedrigen Drehzahl ab, was die Verdichtungsstarttemperatur und die Verdichtungsendtemperatur anhebt. In dem Zeitraum negativer Überschneidung wird das in dem Zylinder 18 verbleibende Abgas verdichtet, und zu diesem Zeitpunkt wird durch die Wandfläche des Zylinders 18 Wärme freigesetzt. Diese Wärmefreisetzung senkt die Temperatur des Abgases in dem Zylinder 18 und senkt schließlich die Verdichtungsstarttemperatur und die Verdichtungsendtemperatur. Wenn aber der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, wird die tatsächliche Zeit pro Zyklus kurz, so dass kaum die vorstehend beschriebene Wärmefreisetzung hervorgerufen wird. Dies ermöglicht ein Beibehalten einer hohen Temperatur des Abgases. Wenn der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, sind dadurch die Verdichtungsstarttemperatur und die Verdichtungsendtemperatur höher als bei Arbeiten des Motors 1 bei einer niedrigen Drehzahl. Wenn der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, ist der Temperaturzustand in dem Zylinder hoch, was die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität einfach sicherstellt. Wenn der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, wird die Ozonkonzentration somit relativ reduziert. Dies ermöglicht ein Sicherstellen der Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und der Verbrennungsstabilität, während der Energieverbrauch des Ozongenerators 76 reduziert wird. Wenn der Motor 1 bei einer hohen Drehzahl arbeitet, nimmt der Einlassdurchsatz pro Zeiteinheit zu. Um eine hohe Ozonkonzentration beizubehalten, steigt also der Energieverbrauch des Ozongenerators 76. Um das Problem anzugehen, fördert wie vorstehend beschrieben eine Reduzierung der Ozonkonzentration ferner die vorteilhafte Reduzierung des Energieverbrauchs des Ozongenerators 76, wodurch die Kraftstoffeffizienz vorteilhaft verbessert wird. Zum Beispiel kann die Ozonkonzentration in einem Bereich niedrigerer Drehzahl 12 ppm betragen, und die Ozonkonzentration in einem Bereich höherer Drehzahl, in dem die Drehzahl höher als in dem Bereich niedrigerer Drehzahl ist, kann 10 ppm betragen. Die maximale Ozonkonzentration kann zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von etwa 50 ppm bis etwa 30 ppm fallen.
  • Unabhängig von dem Drehzahlniveau des Motors 1 kann die Ozonkonzentration gemäß dem Lastniveau des Motors 1 variieren. Wenn in 7 die Last des Motors 1 niedriger als die spezifizierte Last T1 ist, wird in den Zylinder 18 Ozon eingeleitet. Die Ozoneinleitung kann jedoch bei einer höheren Last oder niedrigeren Last als der spezifizierten Last T1 starten. Der Betriebsbereich zum Einleiten von Ozon entspricht einem Lastbereich, der niedriger als die Last ist, die in 5 durch die Strichpunktlinie festgelegt ist. Die durch die Strichpunktlinie festgelegte Last kann nach Bedarf bestimmt werden.
  • Andere Strukturen des Ventilsystems
  • 8 zeigt andere Strukturen des Ventilsystems, das die Einlass- und Auslassventile 21 und 22 antreibt. Im Einzelnen umfasst das Ventilsystem an der Auslassseite zum Beispiel den VVT 75 und einen Mechanismus für variablen Hydraulikbetrieb (nachstehend als Mechanismus für veränderlichen Ventilhub (VVL) bezeichnet) 71, der den Betriebsmodus des Auslassventils 22 zwischen einem Normalmodus und einem Sondermodus umschaltet. Auch wenn seine Struktur nicht näher gezeigt ist, umfasst der VVL 71 zwei Arten von Nocken mit unerschiedlichen Nockenprofilen, einen erste Nocke mit einem einzigen Nockenvorsprung und eine zweite Nocke mit zwei Nockenvorsprüngen sowie einen Leerlaufmechanismus, der den Betriebsmodus einer der ersten und zweiten Nocke selektiv zu dem Auslassventil überträgt. Wenn der Betriebsmodus der ersten Nocke zu dem Auslassventil 22 übertragen wird, arbeitet das Auslassventil 22 in dem Normalmodus, wie durch die durchgehende Linie von 9 dargestellt ist, um nur einmal in einem Auspufftakt geöffnet zu werden. Wenn andererseits der Betriebsmodus der zweiten Nocke zu dem Auslassventil 22 übertragen wird, wie durch die gestrichelte Linie von 9 dargestellt ist, arbeitet das Auslassventil 22 in dem Sondermodus, um zweimal in dem Auspufftakt und in einem Ansaugtakt geöffnet zu werden. Der VVL 71 wird gemäß dem Betriebsmodus des Motors zwischen dem Normalmodus und dem Sondermodus umgeschaltet.
  • Wie das Auslassventilsystem, das den VVL 71 und den VVT 75 umfasst, umfasst das Ventilsystem an der Einlassseite den VVT 72 und einen VVL 74, wie in 8 gezeigt ist. Der Einlass-VVL 74 unterscheidet sich von dem Auslass-VVL 71. Der Einlass-VVL 74 umfasst zwei Arten von Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen, eine Nocke mit großem Hub, die den Hubbetrag des Einlassventils 21 relativ vergrößert, und eine Nocke kleinen Hubs, die den Hubbetrag des Einlassventils 21 relativ verringert. Der Einlass-VVL 74 umfasst auch einen Leerlaufmechanismus, der selektiv den Betriebszustand der Nocke mit großem Hub oder der Nocke mit kleinem Hub zu dem Einlassventil 21 übermittelt. Wenn der VVL 74 den Betriebszustand der Nocke großen Hubs zu dem Einlassventil 21 überträgt, ist das Einlassventil 21 über eine lange Zeit mit einem relativ großen Hubbetrag offen, wie in 9 durch die durchgehende Linie angedeutet ist. Wenn der VVL 74 dagegen den Betriebszustand der Nocke kleinen Hubs zu dem Einlassventil 21 überträgt, ist das Einlassventil 21 eine kurze Zeit lang mit einem relativ kleinen Hubbetrag offen, wie in 9 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Nocken mit großem und kleinem Hub wechseln sich ab, ohne die Öffnungs-/Schließzeit zu ändern.
  • Bei dem Motor 1 mit diesem Aufbau wird heißes AGR-Gas (d. h. inneres AGR-Gas) durch zweimaliges Öffnen des Auslassventils in den Zylinder 18 eingeleitet. Bei Arbeiten in dem Sondermodus ist der Auslass-VVL 71 auch in einem Ansaugtakt offen. Dies ermöglicht das erneute Einleiten eines Teil des Abgases, das während des Auspufftakts zu der Auslassöffnung ausgestoßen worden ist, in den Zylinder. Durch Verdichten des Abgases während des Auspufftakts wie die Struktur mit einem Zeitraum negativer Überschneidung steigert ein solches zweimaliges Öffnen des Auslassventils Kühlverluste nicht und reduziert im Gegensatz zum zweimaligen Öffnen des Einlassventils, welches Abgas mit einer relativ niedrigen Temperatur zu der Einlassöffnung ausstößt, einen Temperaturabfall des Abgases. Dadurch wird die höchste Gastemperatur bei Start der Verdichtung erhalten. Das Nutzen des zweimaligen Öffnens des Auslassventils ist daher beim Anheben der Verdichtungsendtemperatur vorteilhaft und reduziert die Ozongesamtkonzentration unabhängig von dem Drehzahlniveau des Motors 1 in dem vorstehend beschriebenen Niederlastbereich.
  • Auch wenn dies nicht gezeigt ist, kann ein zweimaliges Öffnen des Einlassventils genutzt werden, bei dem das Einlassventil 21 in dem Auspufftakt offen ist, um einen Teil des Abgases zu der Einlassöffnung auszustoßen und um das ausgestoßene Abgas zusammen mit Frischluft in dem Ansaugtakt in den Zylinder 18 einzuleiten.
  • Die hierin offenbarte Technik ist nicht nur bei dem vorstehend beschriebenen Motor anwendbar. Zum Beispiel könnte bei dem Ansaugtakt der Kraftstoff nicht mittels des Injektors 67 in dem Zylinder 18 in die Einlassöffnung 16, sondern mittels eines zusätzlichen Öffnungsinjektors in der Einlassöffnung 16 eingespritzt werden.
  • Der Motor 1 kann einen NOx-Reinigungskatalysator enthalten.
  • Der Motor 1 ist nicht auf den 4-Zylinder-Reihenmotor beschränkt, sondern kann ein 3-Zylinder-Reihenmotor, ein 2-Zylinder-Reihenmotor, ein 6-Zylinder-Reihenmotor etc. sein. Der Motor 1 kann auch von unterschiedlicher Motorart sein, etwa ein V6-Zylinder-Motor, ein V8-Zylinder-Motor und ein Vierzylinder-Boxermotor.
  • Das in 5 gezeigte Betriebssteuerkennfeld ist lediglich ein Beispiel und es können verschiedene andere Kennfelder vorgesehen werden.
  • Die auf spät verstellte Einspritzung hohen Drucks kann nach Bedarf geteilt werden. Analog kann die Ansaugtakt-Einspritzung nach Bedarf geteilt werden. Bei diesen geteilten Einspritzungen kann der Kraftstoff in dem Ansaugtakt und in dem Verdichtungstakt eingespritzt werden.
  • Das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ist nicht auf das hohe Verdichtungsverhältnis von 15 oder höher beschränkt und kann niedriger als 15 sein. Wenn wie vorstehend beschrieben der Motor 1 in einem Niederlastbereich arbeitet, wird Ozon in den Zylinder 18 eingeleitet, um die Zündfähigkeit bei der Kompressionszündung und die Verbrennungsstabilität sicherzustellen. Daher kann das geometrische Verdichtungsverhältnis niedrig sein, solange Ozon in den Zylinder 18 eingeleitet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor (Motorkörper)
    10
    PCM (Steuergerät)
    18
    Zylinder
    21
    Einlassventil
    22
    Auslassventil
    50
    AGR-Kanal (System für äußere AGR)
    51
    Hauptkanal (System für äußere AGR)
    511
    AGR-Ventil (System für äußere AGR)
    52
    AGR-Kühler (System für äußere AGR)
    67
    Injektor (Kraftstoffeinspritzventil)
    71
    (Auslass-)VVL (System für innere AGR)
    72
    (Einlass-)VVT (System für innere AGR)
    74
    (Einlass-)VVL (System für innere AGR)
    75
    (Auslass-)VVT (System für innere AGR)
    76
    Ozongenerator

Claims (5)

  1. Steuervorrichtung für einen Kompressionszündungsmotor, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Motorkörper mit einem Zylinder; ein Kraftstoffeinspritzventil, das ausgelegt ist, um Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen; einen Ozongenerator, der ausgelegt ist, um in den Zylinder einzuleitendes Ozon zu erzeugen; und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um den Motorkörper durch kompressionsgezündete Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder zu betreiben, wenn der Motorkörper in einem vorbestimmten Kompressionszündungsbereich arbeitet, wobei wenn der Motorkörper in einem Niederlastbereich mit einer Last unter einer vorbestimmte Last in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, das Steuergerät einen Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit dem Kraftstoffeinspritzventil in einer ersten Hälfte eines Verdichtungstakts oder früher einstellt und den Ozongenerator das Ozon in den Zylinder einleiten lässt und wenn der Motorkörper in dem Niederlastbereich arbeitet, das Steuergerät eine Ozonkonzentration so steuert, dass sie bei einer höheren Drehzahl niedriger als bei einer niedrigen Drehzahl ist.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein System für innere AGR, das ausgelegt ist, um durch Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen des Motorkörpers Abgas in den Zylinder zurückzuführen, wobei bei Arbeiten des Motorkörpers in dem Niederlastbereich das Steuergerät das System für innere AGR das Abgas in den Zylinder zurückführen lässt und ein AGR-Verhältnis, das ein Verhältnis einer Menge des Abgases zu einer Gesamtmenge von Gas in dem Zylinder ist, so festlegt, dass es größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das System für innere AGR eine Schließzeit mindestens des Auslassventils anpasst, um einen Zeitraum des Schließens sowohl der Auslass- als auch Einlassventile über einem oberen Totpunkt des Auslassens vorzusehen, wodurch das Abgas in den Zylinder zurückgeführt wird.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das System für innere AGR ausgelegt ist, um durch Öffnen des Auslass- oder Einlassventils, während das Einlass- oder Auslassventil offen ist, das Abgas in den Zylinder zurückzuführen.
  5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiterhin umfassend: ein System für äußere AGR, das ausgelegt ist, um das Abgas mit einer Temperatur unter der des Systems für innere AGR mittels eines AGR-Kanals, der Auslass- und Einlasskanäle des Motorkörpers verbindet, in den Zylinder zurückzuführen, wobei wenn der Motorkörper in einem Hochlastbereich mit einer Last größer oder gleich der vorbestimmten Last in dem Kompressionszündungsbereich arbeitet, das Steuergerät zumindest das System für äußere AGR Abgas niedriger Temperatur in den Zylinder zurückführen lässt.
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