DE112015002732B4

DE112015002732B4 - Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112015002732B4
Application number: DE112015002732.7T
Authority: DE
Inventors: Yuta OCHI; Toshimi Kashiwagura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: CN106414972A; CN106414972B; US20170107932A1; JP2016000969A; WO2015190084A1; JP6229598B2; DE112015002732T5; US10385798B2

Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), aufweisend:ein Kraftstoffeinspritzventil (6), das in der Lage ist, Benzin als Kraftstoff in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors (1) einzuspritzen;eine Zündkerze (5), die in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil (6) so positioniert ist, dass sich ein durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) eingespritzter Kraftstoffsprühnebel durch eine zündfähige Region bewegt und die Zündkerze (5) den Kraftstoffsprühnebel durch Funkenzündung direkt entzünden kann; undeine Verbrennungssteuereinrichtung (20), die so ausgelegt ist, dass sie zu einer ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs eine erste Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) durchführt, einen durch die erste Einspritzung gebildeten Vorsprühnebel durch die Zündkerze (5) durch Funkenzündung entzündet und zu einer zweiten Einspritzzeit nach der Entzündung des Vorsprühnebels durch die Zündkerze (5) und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs mit der Durchführung einer Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) beginnt, wobei ein vorgegebenes erstes Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit liegt, wobei das erste Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass eine Verbrennung des durch die zweite Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs durch eine durch eine Entzündung des Vorsprühnebels erzeugte Flamme beginnt, wodurch bewirkt wird, dass eine Kraftstoffselbstzündung stattfindet und bewirkt wird, dass ein Teil des Kraftstoffs, der von der zweiten Einspritzung eingespritzt wird, mit einer Diffusionsflamme brennt, wobei dann, wenn die Menge des voreingespritzten Kraftstoffs erhöht wird, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) als Reaktion auf die Erhöhung der Menge des voreingespritzten Kraftstoffs die erste Einspritzzeit vorverlegt, wodurch ein Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der Einspritzzeit der zweiten Einspritzung vergrößert wird,wobei in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als eine vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) während des Kompressionshubs zu einer dritten Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung eine dritte Einspritzung durchführt, wobei ein zweites Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung liegt, wobei das vorgegebene zweite Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass der Kraftstoff, der durch die dritte Einspritzung eingespritzt wird, nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt wird.

Description

[Gebiet der Technik]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
[Technischer Hintergrund]
Eine sogenannte Dieselverbrennung, bei der Kraftstoff direkt in verdichtete Luft in einer Brennkammer eingespritzt wird, sich von selbst entzündet und mit einer Diffusionsflamme brennt, weist einen höheren thermischen Wirkungsgrad auf als eine Verbrennung durch Fremd- bzw. Funkenzündung. Um sich diesen Vorteil der Dieselverbrennung auch in Benzinmotoren zunutze zu machen, wird seit einigen Jahren eine Technik entwickelt, um zu bewirken, dass sich Benzin von selbst entzündet und mit einer Diffusionsflamme brennt.
Zum Beispiel wird bei der Technik, die in der JP 2002 - 276 442 A offenbart ist, während des Zeitabschnitts in der ersten Hälfte des Verdichtungshubs zuerst eine Kraftstoffeinspritzung durch ein Zylindereinspritzventil durchgeführt, um eine in der gesamten Brennkammer im Wesentlichen homogene Luft-Kraftstoff-Mischung zu produzieren. Dann wird die durch die erste Kraftstoffeinspritzung produzierte Luft-Kraftstoff-Mischung funkengezündet. Danach wird eine zweite Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, damit der eingespritzte Kraftstoff brennt. Mit dieser Verbrennung steigen die Temperatur und der Druck in der Brennkammer, wodurch bewirkt wird, dass sich der verbliebene Kraftstoff von selbst entzündet.
Die JP 2007 - 064 187 A offenbart eine Technik, die bewirkt, dass in einem Betriebsbereich mit relativ hoher Last des Benzinmotors, in dem es leicht zu einem Klopfen kommen kann, eine Diffusionsflamme bzw. Diffusionsverbrennung auftritt. In der Technik, die in der JP 2007 - 064 187 A offenbart ist, wird in dem Betriebsbereich, in dem es leicht zu einem Klopfen kommt, zu einer Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs eine erste Kraftstoffeinspritzung im Zylinder durchgeführt, damit der eingespritzte Kraftstoff durch Funkenzündung brennt. Dann wird eine zweite Kraftstoffeinspritzung im Zylinder zu einer Zeit nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs durchgeführt, wenn der Druck in der Brennkammer durch die Verbrennung erhöht worden ist, um zu bewirken, dass der eingespritzte Kraftstoff mit einer Diffusionsflamme brennt. Bei dieser Technik wird abhängig von der Motordrehzahl als erste Kraftstoffeinspritzung selektiv entweder eine homogene Kraftstoffeinspritzung, die eine in der gesamten Brennkammer homogene Luft-Kraftstoff-Mischung produziert, oder eine geschichtete Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, die eine Luft-Kraftstoff-Mischung nur in einem Teil des Innenraums der Brennkammer produziert.
Die JP 2003 - 254 105 A offenbart eine Technik, um eine Dieselverbrennung unter Verwendung von natürlichem Erdgas zu bewirken, das eine relativ hohe Selbstzündungstemperatur aufweist. In der Technik, die in der JP 2003 - 254 105 A offenbart ist, wird zu einer Zeit in einem früheren oder mittleren Stadium des Kompressionshubs eine Kraftstoffeinspritzung in einer spezifischen Funkenzündregion in der Brennkammer durchgeführt, um eine Luft-Kraftstoff-Mischung zu produzieren, die funkengezündet werden kann. Die Luft-Kraftstoff-Mischung, die in dieser Funkenzündregion produziert wird, wird zu einer Zeit unmittelbar vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs entzündet, um eine Verbrennung durch Funkenzündung zu bewirken. Somit wird in der Brennkammer eine Hochtemperatur-/Hochdruckbedingung eingerichtet, die eine Selbstzündung von Erdgas ermöglicht. Danach wird Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt, in der eine Hochtemperatur-/Hochdruckbedingung herrscht, um zu bewirken, dass der Kraftstoff durch Dieselverbrennung brennt.
Aus der DE 199 36 201 A1 ist eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug bekannt, die mit einem Brennraum versehen ist, in den Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase, in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer dritten Betriebsart während der Ansaug- und während der Verdichtungsphase direkt von einem Einspritzventil einspritzbar und von einer Zündkerze entzündbar ist. Durch ein Steuergerät wird in der dritten Betriebsart bei einem Klopfen der Brennkraftmaschine die Menge des während der Ansaugphase eingespritzten Kraftstoffs reduziert.
Schließlich offenbart die US 4 621 599 A einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung, aufweisend ein Kraftstoffeinspritzventil, um Kraftstoff direkt einem Zylinder zuzuführen, und eine Zündkerze, die in der Nähe des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet ist, um Kraftstoff im Zylinder zu entzünden. In der Nähe des oberen Totpunktes des Verdichtungshubes erfolgt eine Hilfskraftstoffeinspritzung, die anschließende Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt nach Beendigung der Hilfskraftstoffeinspritzung, und gleichzeitig wird der durch die Hilfskraftstoffeinspritzung erzeugte Sprühnebel durch die Zündkerze gezündet.
[Kurzfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
In dem Fall, wo ein Kraftstoff mit einer relativ hohen Selbstzündungstemperatur, wie Benzin, durch Dieselverbrennung verbannt wird, kann es sein, dass bei einer Steigerung der in die Brennkammer gespritzten Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast eine Situation eintritt, wo eine Sauerstoffmenge im Verhältnis zum Kraftstoff stellenweise nicht ausreicht, was zu einer Steigerung einer erzeugten Rauchmenge führt. Der vorliegenden Erfindung liegt dieses Problem zugrunde, und ihr Ziel ist es, in einem Verbrennungsmotor, der einen Kraftstoff mit relativ hoher Selbstzündungstemperatur verwendet, eine Dieselverbrennung mit einer verringerten Rauchmenge zu ermöglichen.
[Lösung des Problems]
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird während des Kompressionshubs eine erste Einspritzung durch ein Kraftstoffeinspritzventil durchgeführt, das in der Lage ist, Kraftstoff in die Brennkammer des Verbrennungsmotors einzuspritzen, und der durch die erste Einspritzung eingespritzte Kraftstoff (der manchmal auch als „erster eingespritzter Kraftstoff‟ bezeichnet wird) wird durch Funkenzündung entzündet. Danach wird zu einer Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs eine zweite Einspritzung begonnen, die vor allem die Leistung des Verbrennungsmotors bestimmt. Als Folge davon beginnt die Verbrennung des Kraftstoffs, der durch die zweite Einspritzung eingespritzt wird (der manchmal auch als „zweiter eingespritzter Kraftstoff‟ bezeichnet wird), mit einer Flamme, die durch Funkenzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und es kommt zu einer Selbstzündung und Diffusionsverbrennung des Kraftstoffs.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als eine vorgegebene Last, zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung eine dritte Einspritzung durchgeführt. Die dritte Einspritzung wird zu einer Zeit vor der ersten Einspritzung während des Kompressionshubs durchgeführt. Der Kraftstoff, der durch die dritte Einspritzung eingespritzt wird (der manchmal als „dritter eingespritzter Kraftstoff‟ bezeichnet wird), brennt nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung. Im Kontext der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „erste Einspritzung“, „zweite Einspritzung“ und „dritte Einspritzung“ nur der Einfachheit halber verwendet, um eine Unterscheidung zwischen Kraftstoffeinspritzungen zu treffen, die während ein und desselben Verbrennungszyklus durchgeführt werden.
Genauer weist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung auf:

ein Kraftstoffeinspritzventil, das in der Lage ist, Benzin als Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einzuspritzen;
eine Zündkerze, die in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil so positioniert ist, dass sich ein durch das Kraftstoffventil eingespritzter Kraftstoffsprühnebel durch eine zündfähige Region bewegt und die Zündkerze den Kraftstoffsprühnebel durch Funkenzündung direkt zünden kann; und
eine Verbrennungssteuereinrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie zu einer ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs eine erste Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil durchführt, einen durch die erste Einspritzung durch die Zündkerze gebildeten Vorsprühnebel durch Funkenzündung entzündet und zu einer zweiten Einspritzzeit nach der Entzündung des Vorsprühnebels durch die Zündkerze und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs mit der Durchführung einer Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil beginnt, wobei ein vorgegebenes erstes Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit liegt, wobei das erste Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass eine Verbrennung des durch die zweite Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs durch eine durch eine Entzündung des Vorsprühnebels erzeugte Flamme beginnt, wodurch bewirkt wird, dass eine Kraftstoffselbstzündung stattfindet und bewirkt wird, dass ein Teil des Kraftstoffs, der von der zweiten Einspritzung eingespritzt wird, mit einer Diffusionsflamme brennt, wobei dann, wenn die Menge des voreingespritzten Kraftstoffs erhöht wird, die Verbrennungssteuereinrichtung als Reaktion auf die Erhöhung der Menge des voreingespritzten Kraftstoffs die erste Einspritzzeit vorverlegt, wodurch ein Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der Einspritzzeit der zweiten Einspritzung vergrößert wird,
wobei in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als eine vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung während des Kompressionshubs zu einer dritten Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung eine dritte Einspritzung durchführt, wobei ein zweites Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung liegt, wobei das zweite Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass der Kraftstoff, der durch die dritte Einspritzung eingespritzt wird, nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennt.

In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Position der Zündkerze in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil auf solche Weise eingestellt, dass die Zündkerze einen vorbeikommenden Kraftstoffsprühnebel, das heißt einen durch das Kraftstoffventil eingespritzten Kraftstoffsprühnebel, der die zündfähige Region durchquert, zünden kann. In einem bekannten typischen Modus der Entzündung eines Kraftstoffsprühnebels wird eine Luft-Kraftstoff-Mischung mittels eines Gasstroms, der in der Brennkammer gebildet wird, wenn ein Ansaugventil geöffnet wird, oder unter Ausnutzung der Form einer Höhlung oder dergleichen, die an der Oberseite eines Kolbens angeordnet ist, zur zündfähigen Region gebracht, so dass der Kraftstoffsprühnebel durch die Zündkerze entzündet wird. in einem solchen allgemein verwendeten Zündmodus wird eine Einspritzzeit, zu der eine Einspritzung durch das Einspritzventil durchzuführen ist, durch eine Öffnungszeit des Ansaugventils und die Position des Kolbens im Zylinder und andere Faktoren beschränkt, um eine zufriedenstellende Entzündung des Kraftstoffsprühnebels zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu ist in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor die relative Position des Kraftstoffeinspritzventils und der Zündkerze in Bezug aufeinander eingestellt wie oben beschrieben, und daher weist die Steuerung einer Kraftstoffeinspritzzeit und einer Zündzeit eine sehr hohe Flexibilität auf, wodurch eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzungen durch eine Verbrennungssteuereinrichtung ermöglicht wird wie weiter unten beschrieben. Vorzugsweise ist die Zündkerze , die mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so ausgelegt, dass sie in der Lage ist, den vorbeikommenden Kraftstoffsprühnebel, der durch das Kraftstoffventil eingespritzt wird, zu einer gewünschten Zeit direkt zu entzünden, und zwar unabhängig von der Öffnungszeit des Ansaugventils oder einer Kolbenposition des Verbrennungsmotors.
Bei der Verbrennungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die erste Einspritzung während des Kompressionshubs zur ersten Einspritzzeit durchgeführt und der Vorsprühnebel, der vom ersten eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, wird von der Zündkerze entzündet. Nachdem zur zweiten Einspritzzeit die zweite Zündung begonnen hat und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs kommt es dann zu einer Selbstzündung und Diffusionsverbrennung des Kraftstoffs. Obwohl die zweite Einspritzung zu einer Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs begonnen wird, kann sie über den oberen Totpunkt hinaus andauern.
Das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit ist ein vorgegebenes erstes Einspritzintervall. Das erste Einspritzintervall wird auf solche Weise eingestellt, dass die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit der Flamme beginnt, die durch Entzündung des Vorsprühnebels erzeugt wird. Anders ausgedrückt wird die erste Zündzeit nicht auf eine beliebige Zeit während des Kompressionshubs eingestellt, sondern wird in Beziehung zur zweiten Einspritzzeit auf solche Weise bestimmt, dass eine Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs eine Flamme erzeugen kann, die als Zündquelle für die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs dient. Nachdem die Verbrennung des zweiten Kraftstoffs begonnen hat, steigen die Temperatur und der Druck in der Brennkammer, so dass es zu einer Selbstzündung des Kraftstoffs kommt und zumindest ein Teil des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer Diffusionsflamme brennt. Der Kraftstoff, der bei der Verbrennung brennt, die mit der Entzündung durch die Zündkerze beginnt, ist nur ein Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs, und ein großer Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs brennt nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung. Als Folge davon tragen bei der oben beschriebenen Verbrennungssteuerung der erste eingespritzte Kraftstoff und der zweite eingespritzte Kraftstoff beide zur Leistung des Verbrennungsmotors bei. Daher kann eine Dieselverbrennung mit hohem thermischem Wirkungsgrad hervorgebracht werden.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steigt die Motorlast des Verbrennungsmotors, und daher ist es notwendig, die Menge des in die Brennkammer eingespritzten Kraftstoffs zu erhöhen. Da die zweite Einspritzung zu einer Zeit in der Nähe des oberen Totpunkts des Kompressionshubs durchgeführt wird, zu welcher der Druck in der Brennkammer sehr hoch ist, dringt der Kraftstoffsprühnebel, der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, jedoch nicht weit ein. Anders ausgedrückt kann sich der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoffsprühnebel schwerlich weit ausbreiten. Wenn die Menge des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu stark erhöht wird, reicht daher die Menge des Sauerstoffs, der um den Sprühnebel aus dem zweiten eingespritzten Kraftstoff herum vorhanden ist, oder die Menge des Sauerstoffs, der für die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zur Verfügung steht, in Bezug auf die Menge des Kraftstoffs nicht aus, was möglicherweise zu einer Steigerung der Raucherzeugung führt.
Wie oben beschrieben, wird ein großer Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs durch die Zündung durch die Zündkerze nicht in Brand gesetzt, sondern ist zu der Zeit, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, unverbrannt in der Brennkammer zurückgeblieben. Wenn die Menge des ersten eingespritzten Kraftstoffs statt der des zweiten eingespritzten Kraftstoffs oder zusammen mit dieser erhöht wird, wird daher zu der Zeit, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, auch die Menge eines in der Brennkammer zurückgebliebenen unverbranntem Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs größer. Wenn die Menge des ersten eingespritzten Kraftstoffs zu sehr erhöht wird, wird jedoch dann, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, die Sauerstoffmenge, die um eine Region in der Brennkammer, wo der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff einander überlappen (oder gemeinsam vorliegen), oder die Sauerstoffmenge, die für die Verbrennung des in dieser Region vorhandenen Kraftstoffs zur Verfügung steht, in Bezug auf die Kraftstoffmenge zu klein, was möglicherweise zu einer Steigerung der Raucherzeugung führt.
Wenn die Menge des in der ersten und/oder in der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu stark erhöht wird, kann es daher sein, dass die erzeugte Rauchmenge größer wird. Angesichts dessen führt in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Verbrennungssteuereinrichtung in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als eine vorgegebene Last, zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung die dritte Einspritzung durch. Die oben genannte vorgegebene Last ist ein Schwellenwert für die Motorlast, oberhalb dessen die Kraftstoffmenge, die pro Verbrennungszyklus in die Brennkammer eingespritzt werden soll, relativ groß ist und eine Steigerung der Menge des ersten eingespritzten Kraftstoffs oder der Menge des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu einer Steigerung der erzeugten Rauchmenge führen kann. Die dritte Einspritzung wird zu einer dritten Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs durchgeführt. Das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der dritten Einspritzzeit ist ein vorgegebenes zweites Einspritzintervall. Das zweite Einspritzintervall wird auf solche Weise bestimmt, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennt. In der Zeitspanne vor der ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs ist der Druck in der Brennkammer relativ niedrig. Daher hat der in die Brennkammer gespritzte Kraftstoff die Tendenz, sich weit auszubreiten. Obwohl durch die Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Flamme erzeugt wird, brennt der Kraftstoff an Stellen in der Brennkammer, die abseits von der Flamme liegen, durch die mit der Flamme begonnene Verbrennung nur schwer. Daher ist es durch eine geeignete Anpassung des Intervalls zwischen der ersten Einspritzzeit und der dritten Einspritzzeit möglich, dass ein großer Teil des dritten eingespritzten Kraftstoffs durch die Flamme, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels nach der ersten Einspritzung erzeugt wird, nicht brennt, sondern dass er nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennt. Anders ausgedrückt wird die dritte Zündzeit nicht auf eine beliebige Zeit vor der ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs eingestellt, sondern wird in Bezug auf die erste Einspritzzeit auf solche Weise bestimmt, dass zumindest ein Teil des dritten eingespritzten Kraftstoffs nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennen kann. Somit brennt der dritte eingespritzte Kraftstoff nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung, so dass nicht nur der erste eingespritzte Kraftstoff und der zweite eingespritzte Kraftstoff, sondern auch der dritte eingespritzte Kraftstoff zur Leistung des Verbrennungsmotors beitragen. Auch wenn die dritte Einspritzung zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung durchgeführt wird, kann daher eine Dieselverbrennung mit hohem thermischem Wirkungsgrad hervorgebracht werden.
Zu der Zeit, zu der die zweite Einspritzung durchgeführt wird, hat sich der dritte eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer weiter ausbreitet als der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, weil die dritte Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit liegt. Daher ist zu der Zeit, zu der die zweite Einspritzung durchgeführt wird, zwar der dritte eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer vorhanden, aber der dritte eingespritzte Kraftstoff wird den zweiten eingespritzten Kraftstoff weniger wahrscheinlich überlappen als der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Daher wird der dritte eingespritzte Kraftstoff weniger wahrscheinlich zu einer Ursache für Rauch werden als der erste eingespritzte Kraftstoff und der zweite eingespritzte Kraftstoff.
In dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast höher ist als die vorgegebene Last, kann in dem Fall, wo die dritte Einspritzung durchgeführt wird, zumindest eine von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge kleiner gemacht werden als in dem Fall, wo in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast höher ist als der vorgegebene Bereich, eine Kraftstoffmenge, die wegen der Motorlast des Verbrennungsmotors benötigt wird, nur durch die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung eingespritzt wird, ohne auch die dritte Einspritzung durchzuführen. Daher kann eine Dieselverbrennung mit verringertem Rauch hervorgebracht werden.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als eine vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge erhöhen und die dritte Einspritzzeit vorverlegen. Durch eine Steigerung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast können die Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge kleiner gehalten werden. Darüber hinaus führt eine Vorverlegung der dritten Einspritzzeit zu einer Verlängerung des zweiten Einspritzintervalls, das heißt des Intervalls zwischen der dritten Einspritzzeit und der ersten Einspritzzeit. Auch wenn die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird, kann daher verhindert werden, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff durch eine Flamme brennt, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels nach der ersten Einspritzung erzeugt wird. Je mehr die dritte Einspritzzeit vorverlegt wird, desto niedriger ist der Druck in der Brennkammer zu der Zeit, zu der die dritte Einspritzung durchgeführt wird, und umso tiefer dringt infolgedessen der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoffsprühnebel ein. Anders ausgedrückt zeigt der Sprühnebel des durch die dritte Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs die Tendenz, sich weiter in der Brennkammer auszubreiten. Daher ist es unwahrscheinlich, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff Rauch erzeugt. Daher kann auch in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist, eine Dieselverbrennung mit verringertem Rauch hervorgebracht werden.
Wie oben beschrieben, können in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, in dem Fall, wo die Menge des in der dritten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast erhöht wird, fünfzig Prozent oder mehr einer Steigerung der insgesamt als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast eingespritzten Kraftstoffmenge aus einer Steigerung der in der dritten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge stammen, und der übrige Teil der Steigerung der insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge kann aus einer Steigerung der in der ersten Einspritzung und/oder zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge stammen. Auch wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors steigt, kann die Steigerung der erzeugten Rauchmenge dadurch klein gehalten werden, dass die Steigerung der Summe der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge bei unter 50 Prozent der Steigerung der insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge gehalten wird.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungssteuereinrichtung in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last und die dritte Einspritzung durchgeführt wird, die in der zweiten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge halten. In diesem Fall wird in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge auch dann nicht erhöht, wenn die Motorlast steigt, sondern es wird mindestens eine von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge erhöht. Infolgedessen kann eine Steigerung der Menge des erzeugten Rauchs aufgrund einer Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge verhindert werden. In der Verbrennungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, dass eine Selbstzündung des Kraftstoffs nach der zweiten Einspritzung stattfindet, wie oben beschrieben. Wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge zu groß ist, wird die Temperatur in der Brennkammer durch die wegen einer Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entstehende latente Wärme herabgesetzt, was möglicherweise zu einer instabilen Verbrennung führt. Dadurch, dass in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, die in der zweiten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge gehalten wird, kann verhindert werden, dass wegen der durch die Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entstehende latente Wärme eine instabile Verbrennung verursacht wird.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast höher ist als die vorgegebene Last und die dritte Einspritzung durchgeführt wird, die Verbrennungssteuereinrichtung die in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge halten. In diesem Fall wird in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, die erste eingespritzte Kraftstoffmenge auch dann nicht erhöht, wenn die Motorlast steigt, sondern es wird mindestens eine von der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge erhöht. Infolgedessen kann eine Steigerung der Menge des erzeugten Rauchs aufgrund einer Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge verhindert werden.
In dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors niedriger ist als oder gleich hoch ist wie die vorgegebene Last, kann die Verbrennungssteuereinrichtung als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöhen und die erste Einspritzzeit vorverlegen. Die Vorverlegung der ersten Einspritzzeit unterstützt eine weite Diffusion des Sprühnebels des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs. Durch Vorverlegung der ersten Einspritzzeit, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird, kann daher die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs, die zu der Zeit, zu der die zweite Einspritzung durchgeführt wird, in der Brennkammer zurückbleibt und die eine Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung durchmacht, erhöht werden. Infolgedessen kann der thermische Wirkungsgrad verbessert werden. Jedoch ist der erste eingespritzte Kraftstoff mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Ursache für Rauch als der dritte eingespritzte Kraftstoff. Daher kann in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast höher ist als die vorgegebene Last und die dritte Einspritzung durchgeführt wird, die erste eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge gehalten werden, auch wenn in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die vorgegebene Last und die dritte Einspritzung nicht durchgeführt wird, die erste eingespritzte Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast erhöht wird. In diesem Fall kann die erste eingespritzte Kraftstoffmenge auf einer unveränderten Menge gehalten werden, die kleiner ist als der höchste Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die vorgegebene Last, und die erste Einspritzzeit kann auf einer unveränderten Zeit gehalten werden, die später liegt als die am weitesten vorverlegte erste Einspritzzeit in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die vorgegebene Last. In diesem Fall kann in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast höher ist als die vorgegebene Last, die Rauchmenge, die aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff stammt, kleiner gehalten werden als in dem Fall, wo die erste eingespritzte Kraftstoffmenge in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die vorgegebene Last, auf dem höchsten Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge gehalten wird.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dem Fall, wo die Verbrennungssteuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die in der dritten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, zu erhöhen, die vorgegebene Last eine Motorlast sein, die der Summe eines oberen Grenzwerts der in der ersten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge und eines oberen Grenzwerts der in der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge entspricht. Der obere Grenzwert der in der ersten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge und der obere Grenzwert der in der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge werden für die jeweiligen Kraftstoffeinspritzungen als Mengen eingestellt, mit denen die Rauchmenge, die aus dem ersten/zweiten eingespritzten Kraftstoff stammt, die Obergrenze eines zulässigen Bereichs erreicht. Wenn in dem Fall, wo die vorgegebene Last auf die Motorlast eingestellt wird, die der Summe eines oberen Grenzwerts der in der ersten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge und eines oberen Grenzwerts der in der zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge entspricht, eine Dieselverbrennung auch in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last, nur durch die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung hervorgebracht wird, ohne die dritte Einspritzung durchzuführen, wird die Rauchmenge die Obergrenze des zulässigen Bereichs übersteigen. Daher wird in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors höher ist als die vorgegebene Last an sich, die in der dritten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast erhöht. Somit kann der Betriebsbereich, in dem eine Dieselverbrennung hervorgebracht werden kann, erweitert werden, während die Rauchmenge im zulässigen Bereich gehalten werden kann.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Dieselverbrennung mit verringerter Rauchmenge in einem Verbrennungsmotor unter Verwendung eines Kraftstoffs, der eine relativ hohe Selbstzündungstemperatur aufweist, hervorgebracht werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das die allgemeine Gestaltung der Luftansaug- und Luftauslasssysteme eines Verbrennungsmotors zeigt, auf den ein Beispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist ein Diagramm, das einen Zündmodus einer Zündkerze zeigt, mit welcher der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor ausgestattet ist.
3 ist ein Diagramm, das eine Basis-Verbrennungssteuerung zeigt, die in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
4 ist ein Graph, der die Änderung einer Wärmeabgaberate in der Brennkammer in einem Fall zeigt, wo die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und dem Wirkungsgrad der Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs in einem Fall zeigt, wo die erste Einspritzung in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
6 zeigt die Änderung der Wärmeabgaberate in der Brennkammer für unterschiedliche Modi, die sich durch das Verhältnis der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge unterscheiden, in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem ersten Einspritzintervall Di1 und dem thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 zeigt die Änderung der erzeugten Rauchmenge und die Änderung des thermischen Wirkungsgrads in einem Fall, wo in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung die zweite Einspritzzeit Tm auf eine bestimmte Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs festgelegt ist, und die erste Einspritzzeit Tp variiert wird.
9 zeigt eine Variation in der Änderung der Wärmeabgaberate in der Brennkammer in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zwischen dem Fall, wo die Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt wird, und dem Fall, wo eine Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt wird.
10 zeigt die Änderung des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors 1 und die Änderung der erzeugten Rauchmenge in Bezug auf die Änderung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp in der Hochlastverbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Ablaufschema, das einen Teil eines Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Ablaufschema, das einen anderen Teil des Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 zeigt Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
14 zeigt modifizierte Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
15 ist ein Ablaufschema, das einen Teil eines Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß einem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Ablaufschema, das einen anderen Teil des Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß einem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 zeigt Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
18 zeigt modifizierte Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Im Folgenden werden konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Abmessungen, Materialien, Formen, Lagebeziehungen und anderen Merkmale der Komponenten, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, sollen den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf dieselben beschränken, solange dies nicht ausdrücklich angegeben ist.
[Beispiel 1]
1 ist ein Diagramm, das die allgemeine Gestaltung der Luftansaug- und Luftauslasssysteme eines Verbrennungsmotors zeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist ein funkengezündeter Viertakt-Verbrennungsmotor (Benzinmotor) mit einer Mehrzahl von Zylindern. 1 zeigt einen von der Mehrzahl von Zylindern.
In jedem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 ist ein Kolben 3 so vorgesehen, dass er gleiten kann. Der Kolben 3 ist über ein Pleuel 4 mit einer Ausgangswelle (Kurbelwelle) verbunden, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Das Innere des Zylinders 2 steht mit Ansaugkanälen 7 und Auslasskanälen 8 in Verbindung. Ein Ende der Ansaugöffnung 7, das sich in den Zylinder 2 öffnet, wird durch ein Ansaugventil 9 geöffnet/geschlossen. Ein Ende der Auslassöffnung 8, das sich in den Zylinder 2 öffnet, wird durch ein Auslassventil 10 geöffnet/geschlossen. Das Ansaugventil 9 und das Auslassventil 10 werden durch einen Ansaugnocken bzw. einen Auslassnocken, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, angetrieben, um sie zu öffnen / zu schließen.
Ferner ist jeder Zylinder 2 mit einem Kraftstoffeinspritzventil 6 ausgestattet, um Kraftstoff in den Zylinder zu spritzten. Das Kraftstoffeinspritzventil 6 ist auf der Oberseite der Brennkammer, die im Zylinder 2 ausgebildet ist, angeordnet. Darüber hinaus ist eine Zündkerze 5, die Kraftstoff entzünden kann, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen. Genauer weist das Kraftstoffeinspritzventil 6 eine Einspritzöffnung 6a auf, mit dem Kraftstoff fast radial in 16 (sechzehn) Richtungen eingespritzt werden kann, wie in 2 gezeigt ist. Die Position der Zündkerze 5 in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil 6 ist auf solche Weise eingerichtet, dass sich mindestens einer der Kraftstoffsprühnebel, der aus der Einspritzöffnung 6a eingespritzt wird, durch eine Region 5a bewegt, in der die Zündkerze 5 zu zünden in der Lage ist, und so, dass der Kraftstoffsprühnebel, der diese Region 5a durchquert, von einem Funken, der zwischen den Elektroden in der Region 5a erzeugt wird, direkt entzündet werden kann. Die Zündkerze 5 ist zwischen den beiden Ansaugventilen 9 so angeordnet, dass sie den Betrieb der Ansaugventile 9 und der Auslassventile 10 nicht stört. Der Ort der Zündkerze in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Position zwischen den beiden Ansaugventilen beschränkt.
Die Zündkerze 5 und das Kraftstoffeinspritzventil 6, die gestaltet sind wie oben beschrieben, können eine strahlgeführte Verbrennung ausführen. Anders ausgedrückt sind die Zündkerze 5, die auf solche Weise angeordnet ist, dass sie in der Lage ist, Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, direkt zu entzünden, und das Kraftstoffeinspritzventil 6 so ausgelegt, dass sie in der Lage sind, eingespritzten Kraftstoff, der die Region 5a durchquert, zu jeder gewünschten Zeit zu zünden, und zwar unabhängig von der Öffnungszeitsteuerung der Ansaugventile 9 des Verbrennungsmotors 1 oder der Position des Kolbens 3. Eine luftgeführte Verbrennung und eine wandgeführte Verbrennung sind ebenfalls als herkömmliche Verbrennungsverfahren bekannt, bei denen durch das Kraftstoffventil eingespritzter Kraftstoff von der Zündkerze direkt entzündet wird. Bei der luftgeführten Verbrennung wird durch das Kraftstoffventil eingespritzter Kraftstoff von der Luft, die in die Brennkammer strömt, wenn das Ansaugventil geöffnet wird, in die Nähe der Zündkerze mitgenommen und von der Zündkerze entzündet. Bei der wandgeführten Verbrennung wird eingespritzter Kraftstoff unter Ausnutzung der Form einer Höhlung, die an der Oberseite des Kolbens vorgesehen ist, in die Nähe der Zündkerze mitgenommen und von der Zündkerze zündet. In den Fällen der luftgeführten Verbrennung und der wandgeführten Verbrennung ist es schwierig, eine Kraftstoffeinspritzung und - entzündung durchzuführen, wenn eine vorgegebene Zeit zum Öffnen des Ansaugventils nicht erreicht worden ist und eine vorgegeben Kolbenposition nicht eingenommen wird. Die strahlgeführte Verbrennung gemäß diesem Beispiel erlaubt eine sehr flexible Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung und -zündung im Vergleich zu der luftgeführten Verbrennung und der wandgeführten Verbrennung. In diesem Beispiel sind das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die Zündkerze 5, wie in 2 dargestellt, auf solche Weise angeordnet, dass einer der Kraftstoffsprühstäube, die aus der Einspritzöffnung 6a eingespritzt werden, die Elektroden der Zündkerze 5 trifft. Jedoch ist die zündfähige Region der Zündkerze 5 nicht auf die Region 5a zwischen den Elektroden beschränkt, sondern beinhaltet auch eine Region um die Elektrode herum. Daher ist es nicht unbedingt notwendig, dass ein Kraftstoffsprühnebel, der aus der Einspritzöffnung 6a eingespritzt wird, die Elektroden der Zündkerze trifft. Anders ausgedrückt muss die Zündkerze 5a nicht unbedingt auf einer Linie mit der Richtung der Kraftstoffeinspritzung aus der Einspritzöffnung 6a (das heißt auf der Mittelachse des Kraftstoffsprühnebels) liegen. Auch in dem Fall, dass der Kraftstoffsprühnebel, der aus der Einspritzöffnung 6a eingespritzt wird, in Bezug auf die Elektroden der Zündkerze 5 versetzt ist, kann eine strahlgeführte Verbrennung, die mit einem Funken beginnt, der zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 erzeugt wird, hervorgebracht werden, wenn der Kraftstoffsprühnebel die zündfähige Region durchquert. Was in diesem Beispiel erforderlich ist, ist daher, dass die Position der Zündkerze 5 in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil 6 auf solche Weise eingerichtet wird, dass eine strahlgeführte Verbrennung hervorgebracht werden kann. Daher kann die Zündkerze 5 in Bezug auf die Richtung der Kraftstoffeinspritzung (das heißt die Mittelachse des Kraftstoffsprühnebels) zur Einspritzöffnung 6a versetzt sein.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass die Ansaugöffnung 7 mit einem Ansaugkanal 70 in Verbindung steht. Der Ansaugkanal 70 ist mit einer Drosselklappe 71 versehen. Ein Luftströmungsmesser 72 ist der Drosselklappe 71 vorgelagert im Ansaugkanal 70 installiert. Auf der anderen Seite steht die Auslassöffnung 8 in Verbindung mit einem Auslasskanal 80. Ein Abgasreinigungskatalysator 81 zum Reinigen des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird, ist im Abgaskanal 80 vorgesehen. Wie weiter unten beschrieben wird, weist das Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf, das magerer ist als die Stöchiometrie, und ein selektiver katalytischer NOx-Reduktionskatalysator, der in der Lage ist, NOx aus dem Abgas, das ein solch mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, zu entfernen, und ein Filter, der in der Lage ist, Feinstaub (particulate matter, PM) aus dem Abgas herauszufangen, können als der Abgasreinigungskatalysator 81 verwendet werden.
Darüber hinaus ist dem Verbrennungsmotor 1 eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 beigefügt. Die ECU 20 ist eine Einheit, die den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und einer Abgasreinigungsvorrichtung usw. steuert. Die ECU 20 ist elektrisch mit dem oben genannten Luftströmungsmesser 72, einem Kurbelpositionssensor 21 und einem Beschleunigerpositionssensor 22 verbunden, und Messwerte der Sensoren werden in die ECU 20 eingegeben. Somit kann die ECU 20 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, beispielsweise die Ansaugluftmenge, auf Basis des Messwerts des Luftströmungsmessers 72, der Motordrehzahl, die auf Basis des Messwerts des Kurbelpositionssensors 21 berechnet wird, und der Motorlast, die auf Basis des Messwerts des Beschleunigerpositionssensors 22 berechnet wird, erkennen. Die ECU 20 ist auch mit dem Kraftstoffeinspritzventil 6, der Zündkerze 5 und der Drosselklappe 71 usw. elektrisch verbunden. Diese Komponenten werden von der ECU 20 gesteuert.
<Basis- Verbrennungssteuerung>
Nun wird die Basis-Verbrennungssteuerung, die im Verbrennungsmotor 1 mit der oben beschriebenen Gestaltung durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3(a) zeigt schematisch einen Ablauf der Kraftstoffeinspritzung und - zündung der Verbrennungssteuerung, die im Verbrennungsmotor 1 in der zeitlichen Abfolge von links nach rechts in dem Diagramm durchgeführt wird (siehe obere Reihe von 3(a)), und Phänomene, die mit der Verbrennung im Zusammenhang stehen und die hintereinander in der Brennkammer als Ergebnisse der Kraftstoffeinspritzung und - entzündung auftreten (siehe die untere Reihe von 3(a)). 3(b) zeigt Beziehungen zwischen einer ersten Einspritzung und einer zweiten Einspritzung, die in den Kraftstoffeinspritzungen enthalten sind, die in 3(a) gezeigt sind, und einer Zündung auf einem Zeitstrang. Der in 3 gezeigte Modus ist nur als schematische Erläuterung auf der Basis der in diesem Beispiel durchgeführten Verbrennungssteuerung dargestellt, und die vorliegende Erfindung sollte nicht als beschränkt auf diesen Modus betrachtet werden.
In der Basis-Verbrennungssteuerung dieses Beispiels werden eine erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 6 jeweils in einem Verbrennungszyklus durchgeführt. Die erste Einspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, die während des Kompressionshubs durchgeführt wird. Die zweite Einspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, die zu einer Zeit nach der ersten Einspritzung und vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Kompressionshubs begonnen wird. Obwohl die zweite Einspritzung zu einer Zeit vor dem oberen Totpunkt begonnen wird, kann sie über den oberen Totpunkt hinaus andauern. Wie in 3(b) gezeigt ist, wird ein Zeitpunkt, zu dem die erste Einspritzung beginnt (der im Folgenden einfach als „erste Einspritzzeit“ bezeichnet wird) mit Tp bezeichnet, und der Zeitpunkt, zu dem die zweite Einspritzung beginnt (der nachstehend einfach mit „zweite Einspritzzeit“ bezeichnet wird) wird mit Tm bezeichnet. Das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit (Tm - Tp) ist definiert als ein erstes Einspritzintervall Di1. Eine Verbrennung mit der ersten Einspritzung wird als die oben beschriebene strahlgeführte Verbrennung durchgeführt. Das heißt, der Vorsprühnebel des Kraftstoffs, der durch die erste Einspritzung eingespritzt wird (der im Folgenden als „erster eingespritzter Kraftstoff‟ bezeichnet wird), wird unter Verwendung der Zündkerze 5 entzündet. Die Zeit dieser Entzündung wird mit Ts bezeichnet, wie in 3(b) gezeigt ist, und das Intervall vom Beginn der ersten Einspritzung bis zur Zeit der Entzündung (Ts - Tp) wird definiert als Zündintervall Ds.
Im Folgenden wird der Ablauf der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Einspritzung
Bei der Basis-Verbrennungssteuerung wird in einem Verbrennungszyklus während des Kompressionshubs jeweils zuerst die erste Einspritzung zur ersten Einspritzzeit Tp durchgeführt. Die erste Einspritzzeit Tp wird in Bezug auf die zweite Einspritzzeit Tm bestimmt, wie später beschrieben wird. Wenn die erste Einspritzung durchgeführt wird, durchquert der Vorsprühnebel aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, die zündfähige Region 5a der Zündkerze 5 in der Brennkammer, wie in 2 dargestellt ist. Unmittelbar nach dem Beginn der ersten Einspritzung diffundiert der Vorsprühnebel aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff in der Brennkammer nicht weit, sondern bewegt sich aufgrund der Durchdringungskraft der Einspritzung in der Brennkammer, während er die Luft um das führende Ende eines Sprühstrahls herum einbezieht. Infolgedessen erzeugt der Vorsprühnebel aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine geschichtete Luft-Kraftstoff-Mischung in der Brennkammer.
Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs
Der Vorsprühnebel aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff, der auf solche Weise geschichtet ist, wird von der Zündkerze 5 zur Zündzeit Ts nach dem vorgegebenen Zündintervall Ds ab der ersten Einspritzzeit Tp zündet. Wie oben beschrieben, ist der erste eingespritzte Kraftstoff geschichtet, und daher liegt das lokale Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Zündkerze 5 herum auf einer Höhe, die eine Verbrennung durch diese Zündung gestattet, auch wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge (d.h. die Menge des ersten eingespritzten Kraftstoffs) klein ist. Durch diese Entzündung kommt es zu einer strahlgeführten Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Anders ausgedrückt wird das Zündintervall Ds auf solche Weise eingestellt, dass die strahlgeführte Verbrennung hervorgebracht werden kann. Zusätzlich zu einem Temperaturanstieg, der durch die Kompressionswirkung des Kolbens 3 bewirkt wird, wird durch das Stattfinden der strahlgeführten Verbrennung ein Temperaturanstieg in der Brennkammer bewirkt. Jedoch ist der Kraftstoff, der durch die strahlgeführte Verbrennung verbrannt wird, nur ein Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs, und ein großer Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs verbrennt bei der Verbrennung, die durch die Entzündung durch die Zündkerze 5 bewirkt wird, nicht, sondern bleibt nach der Verbrennung als „unverbrannter Restkraftstoff“ in der Brennkammer zurück. Der Grund dafür ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der geschichteten Luft-Kraftstoff-Mischung, die vom ersten eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, in Regionen, die relativ weit weg sind von der Zwischenelektrodenregion der Zündkerze 5, so hoch ist, dass sich die Flamme nicht in diese Regionen ausbreiten kann. Jedoch wird der unverbrannte Restkraftstoff einer Hochtemperaturatmosphäre ausgesetzt, die aus der Verbrennung eines Teils des ersten eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer resultiert. Daher wird erwartet, dass zumindest ein Teil des unverbrannten Restkraftstoffs dank einer Niedertemperaturoxidation unter einer Bedingung, die nicht bewirkt, dass er verbrennt, in Bezug auf seine Eigenschaften so reformiert wird, so dass er eine verbesserte Brennbarkeit erhält. Man beachte jedoch, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung mit dem unverbrannten Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs ein Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs gemeint ist, der in einem unverbrannten Zustand in der Brennkammer zurückbleibt, da er bei der Verbrennung, die von der Entzündung durch die Zündkerze 5 wird, nicht in Brand gesetzt worden ist, und dass es nicht unbedingt notwendig ist, dass der unverbrannte Restkraftstoff unter einer Bedingung vorliegt, wo er bestimmte Eigenschaften zeigt.
Zweite Einspritzung
Die zweite Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 beginnt zur zweiten Einspritzzeit Tm nach dem ersten Einspritzintervall Di1 ab der ersten Einspritzzeit Tp und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs (anders ausgedrückt zu einer Zeit Tm nach Ablauf einer Zeit, die Di - Ds entspricht, ab einer Zeit Ts der Entzündung durch die Zündkerze 5). In diesem Verbrennungsmotor 1 entzündet sich der zweite eingespritzte Kraftstoff von selbst und wird durch Diffusionsverbrennung verbrannt, wodurch er zur Motorleistung beiträgt, wie nachstehend beschrieben wird. Daher wird die zweite Einspritzzeit Tm auf eine solche Zeit eingestellt, dass die Motorleistung, die durch die Verbrennung einer Menge des zweiten eingespritzten Kraftstoffs erreicht wird, die durch die Motorlast und andere Faktoren bestimmt wird, fast maximiert wird. (Diese Einspritzzeit wird nachstehend als „angemessene Einspritzzeit“ bezeichnet). Die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs beginnt mit einer Flamme, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff erzeugt wird, als Zündquelle. Anders ausgedrückt wird das erste Einspritzintervall Di1 auf solche Weise eingestellt, dass die zweite Einspritzzeit Tm auf die angemessene Einspritzzeit eingestellt wird und dass die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer Flamme beginnt, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels erzeugt wird. Wenn die zweite Einspritzzeit Tm und das erste Einspritzintervall Di1 auf diese Weise eingestellt werden, wird notwendigerweise die erste Einspritzzeit Tp bestimmt. Nachdem die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs begonnen hat, steigt die Temperatur in der Brennkammer weiter an. Infolgedessen entzünden sich der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff in dem Temperaturerhöhungsfeld von selbst und werden durch Diffusionsverbrennung verbrannt. Dabei wird erwartet, dass in Fällen, wo die Brennbarkeit des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs verbessert worden ist, die Selbstzündung des Kraftstoffs nach dem Beginn der zweiten Einspritzung weiter gefördert wird.
Wie oben beschrieben, wird bei der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel durch die erste Einspritzung, die Entzündung und die zweite Einspritzung bewirkt, dass die oben beschriebene Verbrennungsreihenfolge stattfindet. In dieser Patentschrift wird die Korrelation zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung, die den Beginn der Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer durch die Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff erzeugten Flamme ermöglicht und die dann ermöglicht, dass sich der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff selbst entzünden und mit einer Diffusionsflamme brennen, als „Korrelation zwischen erster und zweiter Einspritzung“ bezeichnet. Anders ausgedrückt ist die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform dafür ausgelegt, die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung auszuführen, für die eine Einspritzungeins/zwei-Korrelation mit der Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs besteht.
4 zeigt die Änderungen der Wärmeabgaberate in der Brennkammer in einem Fall, wo die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel durchgeführt wird. 4 zeigt die Änderungen der Wärmeabgaberate, die vier verschiedenen Steuerungsmodi, L1 bis L4, entsprechen, in einem Fall, wo die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 bis 2000 UpM beträgt. In diesen Steuermodi L1 bis L4 sind während der ersten Einspritzzeit Tp die erste eingespritzte Kraftstoffmenge (d.h. die Dauer der ersten Einspritzung), die zweite Einspritzzeit Tm und die Zündzeit Ts in den Steuermodi jeweils gleich, aber die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge (d.h. die Dauer der zweiten Einspritzung) wird zwischen den Steuermodi variiert. Genauer wird die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge variiert wie L1 > L2 > L3 > L4. Daher zeigt 4 die Variation der Änderung der Wärmeabgaberate, die aus einer Variation der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge unter der Voraussetzung resultiert, dass die Einspritzungeins/zwei-Korrelation besteht.
In 4 zeigt die Wärmeabgaberate einen ersten Spitzenwert in einem Abschnitt Z1, der von einer gestrichelten Linie umgeben ist. Der erste Spitzenwert zeigt eine Wärme, die durch die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, die mit einer Zündung beginnt (das heißt, die Wärme, die durch die strahlgeführte Verbrennung erzeugt wird). Zu der Zeit, zu der die Wärmeabgaberate den ersten Spitzenwert zeigt, ist die zweite Einspritzung noch nicht durchgeführt worden, und eine Flamme, die durch Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt worden ist, und der unverbrannte Restkraftstoff, das heißt der Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der durch die Zündung nicht verbrannt worden ist, in der Brennkammer vorhanden sind. Nun wird der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs unter Bezugnahme auf 5 besprochen. 5 zeigt eine Korrelation der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und des Wirkungsgrads der Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs (der im Folgenden als „erster Verbrennungswirkungsgrad“ bezeichnet wird) für drei Verbrennungsbedingungen L5 bis L7 in dem Fall, wo die erste Verbrennung gemäß der Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt wird. Genauer werden die erste Einspritzzeit Tp und die Zündzeit Ts, bei denen es sich um Verbrennungsbedingungen handelt, in der Reihenfolge L5, L6 und L7 vorverlegt, während das Zündintervall Ds oder das Intervall zwischen der Zeit Tp und der Zeit Ts unverändert ist. 5 zeigt die oben beschriebene Korrelation für den Fall, wo nur die erste Einspritzung und die Zündung durchgeführt werden, aber die zweite Einspritzung nicht durchgeführt wird (das heißt den Fall, wo nur die strahlgeführte Verbrennung durchgeführt wird).
Der erste Verbrennungswirkungsgrad und der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs stehen in einer Beziehung, die von der folgenden Gleichung 1 dargestellt wird. Genauer ist der Wirkungsgrad der Verbrennung umso höher, je niedriger der Anteil des unverbrannten Restes ist.
[Kalk. 1]
$\begin{array}{l} (Anteil des unverbrannten Restes des vorab eingespritzten Kraftstoffs=1- \\ Wirkungsgrad der Verbrennung des vorab eingespritzten Kraftsoffts) \end{array}$
Wie in 5 gezeigt ist, zeigt der Wirkungsgrad der Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs eine Tendenz nach unten und der Anteil des unverbrannten Restes zeigt infolgedessen eine Tendenz nach oben, wenn die erste Einspritzzeit Tp und die Zündzeit Ts vorverlegt werden (das heißt wenn das erste Einspritzintervall Di 1 verlängert wird). Umgekehrt können auch dann, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge geändert wird, der Wirkungsgrad der Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der Anteil des unverbrannten Restes konstant gehalten werden, wenn der Grad der Vorverlegung der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts angepasst wird. Wie oben beschrieben, kann die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel den Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der einer der Faktoren der Einspritzung-eins/zwei-Korrelation ist, durch Steuern der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts (d.h. des ersten Einspritzintervalls Di1) steuern.
Es wird erneut auf 4 Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass die zweite Einspritzung zu einer Zeit Tm nach der Zeit, zu der die Wärmeabgaberate den ersten Spitzenwert zeigt, und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs begonnen wird. Wie oben beschrieben, wird dann der zweite eingespritzte Kraftstoff durch die Flamme entzündet, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, so dass er zu brennen beginnt und sich danach von selbst zusammen mit dem unverbrannten Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs entzündet, so dass er mit einer Diffusionsflamme brennt. Infolgedessen erscheint ein zweiter Spitzenwert der Wärmeabgaberate, der ihr höchster Spitzenwert ist, zu einer Zeit nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs. In dem Fall, der in 4 gezeigt ist, wird der Wert des zweiten Spitzenwerts der Wärmeabgaberate höher und die Zeit, zu der sich der zweite Spitzenwert zeigt, kommt später, wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge größer wird (das heißt, wenn die Dauer der zweiten Einspritzung größer wird). Das bedeutet, dass die Dauer der Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs größer wird, wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge größer wird. Daraus lässt sich ableiten, dass der zweite eingespritzte Kraftstoff und der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs einer Diffusionsverbrennung oder einer Verbrennung unterzogen werden, die als im Wesentlichen gleichwertig zu einer Diffusionsverbrennung betrachtet werden kann.
Eine Selbstzündung von Kraftstoff, die in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel stattfindet, wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt die Änderung der Wärmeabgaberate in der Brennkammer für zwei Modi L8 und L9, die sich durch das Verhältnis der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge unterscheiden, während eine Gesamteinspritzmenge (d.h. eine Summe der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge) für einen Verbrennungszyklus jeweils konstant gehalten wird. In dem Fall, der in 6 gezeigt ist, beträgt die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 2000 UpM. Der Anteil der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge ist im Modus L9 größer als im Modus L8. Anders ausgedrückt ist im Modus L9 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge größer, und infolgedessen ist der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs ebenfalls größer als im Modus L8. Aus 6 ist ersichtlich, dass der Wert des zweiten Spitzenwerts der Wärmeabgaberate, der nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs erscheint, im Modus L9 höher ist als im Modus L8. Darüber hinaus ist die Abstiegsrate vom zweiten Spitzenwert der Wärmeabgaberate (oder die Neigung der Kurve in einem Graphen nach dem zweiten Spitzenwert) im Modus L9 höher (steiler) als im Modus L8. Aus den oben genannten Fakten wird abgeleitet, dass im Modus L9 nach dem Beginn der zweiten Einspritzung eine Verbrennung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs, die durch Selbstzündung bewirkt wird, stärker gefördert wird (das heißt dass der Anteil des Kraftstoffs, der durch Selbstzündung brennt, größer ist und der Anteil des Kraftstoffs, der mit einer Diffusionsflamme brennt, kleiner ist) als im Modus L8. Aufgrund dessen wird vermutet, dass der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zur Förderung der Selbstzündung nach der zweiten Einspritzung beiträgt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben verifiziert, dass bei der Basis-Verbrennungssteuerung dieses Beispiels die Selbstzündung des Kraftstoffs nach der zweiten Einspritzung auch in dem Fall gefördert wird, wo der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs durch Steuern der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts ebenso wie der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge vergrößert wird. Alles in allem ist es bei der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel möglich, durch Steuern von Parametern in Bezug auf die erste Einspritzung und die Entzündung, um den Anteil des unverbrannten Restes zu vergrößern, eine Selbstzündung bei der Verbrennung eines unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu fördern.
Wie oben beschrieben, wird bei der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel bewirkt, dass eine Selbstzündung und eine Diffusionsverbrennung von Kraftstoff stattfinden, indem die zweite Einspritzung nach der strahlgeführten Verbrennung durchgeführt wird, die durch die erste Einspritzung und die Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt wird. Daher ähnelt die Verbrennung, die durch die Basis-Verbrennungssteuerung bewirkt wird, einer sogenannten Dieselverbrennung oder kann als im Wesentlichen äquivalent zu einer Dieselverbrennung betrachtet werden. Infolgedessen kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung in der Brennkammer sehr hoch oder sehr mager sein (im Bereich zwischen ungefähr 20 und 70). Um eine Verbrennung bei einem solch mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis hervorzubringen, wird bei der Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel die Drosselklappe 71 in einem höheren Maß geöffnet als im Falle einer herkömmlichen Verbrennungssteuerung (einer homogenen Stöchiometriesteuerung) für Benzinmotoren. Infolgedessen kann der Pumpverlust im Verbrennungsmotor 1 kleiner gehalten werden. Da die Verbrennung, die zur Motorleistung beiträgt, durch Selbstzündung und Diffusionsverbrennung hervorgebracht wird, kann auch ein Kühlverlust im Verbrennungsmotor 1 kleiner gehalten werden als im Falle der homogenen Stöchiometriesteuerung. Infolgedessen kann die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel einen hohen thermischen Wirkungsgrad erreichen, der durch eine herkömmliche Verbrennungssteuerung für Benzinmotoren nicht erreicht werden kann.
<Beschreibung der Korrelation zwischen erster und zweiter Einspritzung>
Nachstehend werden die erste eingespritzte Kraftstoffmenge, die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge und das erste Einspritzintervall, die relevante Faktoren für die Einrichtung der oben genannten Einspritzung-eins/zwei-Korrelation sind, konkret beschrieben.
Die zweite Einspritzzeit wird auf die angemessene Einspritzzeit eingestellt, welche die Motorleistung des Verbrennungsmotors 1 nahezu maximiert. Daher kann die Motorleistung, die durch einen Anstieg der Motorlast erforderlich wird, bis zu einem gewissen Maß durch eine Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge erreicht werden. Da die zweite Einspritzung zu einer Zeit in der Nähe des oberen Totpunkts des Kompressionshubs durchgeführt wird, wenn der Druck in der Brennkammer sehr hoch ist, ist jedoch die Eindringtiefe des Sprühnebels des durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzten Kraftstoffs gering. Anders ausgedrückt kann der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoffsprühnebel nur schwer diffundieren. Aus diesem Grund reicht die Sauerstoffmenge, die um den Sprühnebel aus dem zweiten eingespritzten Kraftstoff herum vorhanden ist, oder die Sauerstoffmenge, die für die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zur Verfügung steht, in Bezug auf die Menge des Kraftstoffs nicht aus, wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge zu stark erhöht wird, was möglicherweise zu einer Steigerung der erzeugten Rauchmenge führt. Ferner ist es in der Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel notwendig, dass eine Selbstzündung nach der zweiten Einspritzung stattfindet. Wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge zu groß ist, kann es sein, dass die Temperatur in der Brennkammer durch die aus einer Verdampfung entstehende latente Wärme des zweiten eingespritzten Kraftstoffs herabgesetzt wird, wodurch die Verbrennung instabil wird.
Andererseits wird die erste Einspritzung zur ersten Einspritzzeit Tp während des Kompressionshubs durchgeführt. Daher kann die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der durch die Zündkerze 5 entzündet wird, als der Motorleistung des Verbrennungsmotors 1 entgegenstehend betrachtet werden. Für die Verbrennung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff, die durch eine Zündung bewirkt wird, ist jedoch lediglich die Erzeugung einer Flamme nötig, die als Zündquelle für die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs dient. Daher ist der Kraftstoff, der bei der Verbrennung verbrannt wird, die durch die Zündung bewirkt wird, nur ein Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Infolgedessen ist die Wirkung der strahlgeführten Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs, die der Motorleistung entgegensteht, klein. Der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der bei der durch die Zündung durch die Zündkerze 5 verursachten Verbrennung nicht verbrannt worden ist, wird bei der Selbstzündung und Diffusionsverbrennung zusammen mit dem zweiten eingespritzten Kraftstoff nach der zweiten Einspritzung verbrannt und trägt zur Motorleistung bei. Daher kann die Motorleistung, die durch einen Anstieg der Motorlast erforderlich wird, bis zu einem gewissen Maß auch durch eine Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Steigerung des Anteils an unverbranntem Rest an derselben erreicht werden.
Wie oben beschrieben, wird das erste Einspritzintervall Di1, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit, in der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel auf solche Weise eingestellt, dass eine Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer Flamme beginnt, die durch eine Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Darüber hinaus wird das erste Einspritzintervall Di1 unter Berücksichtigung des thermischen Wirkungsgrads des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der erzeugten Rauchmenge bestimmt.
7 zeigt eine Beziehung zwischen dem ersten Einspritzintervall Di1 und dem thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1. 7 zeigt diese Beziehung in einem Fall, wo das erste Einspritzintervall Di1 variiert wird und die erste eingespritzte Kraftstoffmenge, die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge und das Zündintervall Ds unverändert sind.
In diesem Beispiel werden die erste Einspritzung und die darauffolgende zweite Einspritzung mittels ein und desselben Kraftstoffeinspritzventils 6 durchgeführt. Wegen seiner mechanischen Struktur weist ein Kraftstoffeinspritzventil im Allgemeinen ein minimales Einspritzintervall auf, das bei der Durchführung mehrerer aufeinander folgender Einspritzungen eingestellt werden kann. In 7 ist der Bereich des ersten Einspritzintervalls, der aufgrund der mechanischen Beschränkung des Kraftstoffeinspritzventils 6 praktisch möglich ist (d.h. der Bereich von Di1 unterhalb von Di1a), als mechanisch begrenzter Bereich R1 angegeben. Wenn das erste Einspritzintervall Di1 verlängert wird, wird dagegen die zweite Einspritzung zu einer Zeit durchgeführt, die näher am Ende des Verbrennungsprozesses liegt, der mit der Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs beginnt. In dem Zeitabschnitt, der nahe am Ende des Verbrennungsprozesses liegt, geht die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs ihrem Ende zu, und daher ist es schwierig, die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer Flamme zu beginnen, die durch eine Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Aus diesem Grund kann es sein, dass es unmöglich ist, den zweiten eingespritzten Kraftstoff zu verbrennen, wenn das erste Einspritzintervall zu lang ist, was zu einer Fehlzündung führt. In 7 wird der Bereich des ersten Einspritzintervalls Di1, in dem es sehr wahrscheinlich zu einer Fehlzündung kommt (d.h. der Bereich von Di1 oberhalb von Di1b) als Bereich R2, in dem Fehlzündungen vorkommen können, angegeben. Die untere Grenze (Di1b) in 7) des Bereichs, in dem Fehlzündungen vorkommen können, ändert sich abhängig von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge. Wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird, hält die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs, die mit einer Entzündung beginnt, über einen längeren Zeitraum an. Dann kann der zweite eingespritzte Kraftstoff mit einem längeren ersten Einspritzintervall Di1 in Brand gesetzt werden.
Wie bereits angegeben, ist es unter Berücksichtigung des thermischen Wirkungsgrads bevorzugt, dass das erste Einspritzintervall Di1 auf Di1x eingestellt wird und damit in den Bereich Rd fällt, der von der unteren Begrenzung Dila und der oberen Begrenzung Di1b definiert wird und bei dem der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 in 7 seinen Spitzenwert aufweist.
Wie oben beschrieben, beginnt bei der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs mit einer Flamme, die durch die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und der zweite eingespritzte Kraftstoff entzündet sich von selbst und brennt mit einer Diffusionsflamme zusammen mit dem unverbrannten Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Im frühen Stadium der Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs werden die Flamme, die durch die Verbrennung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs ungleichmäßig in der Brennkammer verteilt, und das Mischen des zweiten eingespritzten Kraftstoffs und der Luft in der Brennkammer wird eher nicht gefördert. Wenn der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff einander zu der Zeit, zu der die zweite Einspritzung durchgeführt wird, in der Brennkammer überlappen, kann es sein, dass die Sauerstoffmenge, die um die Überlappungsregion herum vorhanden ist, oder die Sauerstoffmenge, die für die Verbrennung des Kraftstoffs in der Überlappungsregion zur Verfügung steht, in Bezug auf die Kraftstoffmenge nicht ausreicht, und dass eine Raucherzeugung wahrscheinlich ist. Die Erzeugung von Rauch weist darauf hin, dass die Verbrennung nicht unter einer guten Bedingung abläuft. Somit tendiert der thermische Wirkungsgrad umso mehr nach unten, je größer die erzeugte Rauchmenge ist. Um die Raucherzeugung zu verringern, ist es notwendig, die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu reduzieren. Wie oben beschrieben, wird jedoch die zweite Einspritzzeit auf die angemessene Einspritzzeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs eingestellt, um den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 zu verbessern. Um die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs, die tendenziell zur Erzeugung von Rauch führt, zu verringern, ist es daher bevorzugt, das erste Einspritzintervall Di1 anzupassen, während die zweite Einspritzzeit auf die angemessene Einspritzzeit eingestellt wird, das heißt, es ist bevorzugt, die erste Einspritzzeit anzupassen.
8 zeigt eine Beziehung zwischen der erzeugten Rauchmenge und der ersten Einspritzzeit Tp (siehe den Graphen (b) in 8) und eine Beziehung zwischen dem thermischen Wirkungsgrad und der ersten Einspritzzeit Tp (siehe den Graphen (c) von 8) für drei Modi (siehe das Diagramm (a) von 8), zwischen denen der Anteil der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge variiert wird, aber die insgesamt eingespritzte Kraftstoffmenge aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff und dem zweiten eingespritzten Kraftstoff unverändert ist, wobei die zweite Einspritzzeit Tm auf eine vorgegebene Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs festgelegt ist und die erste Einspritzzeit Tp variiert wird. Das Zündintervall Ds (d.h. die Länge der Zeit von der ersten Einspritzzeit Tp zur Zündzeit Ts) ist bei all diesen Modi gleich. Die Beziehungen zwischen der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge in den jeweiligen Modi 1 bis 3 sind wie folgt: $\begin{array}{l} Modus 1 : erste eingespritzte Kraftstoffmenge = X 1, zweite eingespritzte \\ Kraftstoffmenge = Y 1, \end{array}$
$\begin{array}{l} Modus 2 : erste eingespritzte Kraftstoffmenge = X2, zweite eingespritzte \\ Kraftstoffmenge = Y2 und \end{array}$
$\begin{array}{l} Modus 3 : erste eingespritzte Kraftstoffmenge = X3, zweite eingespritzte \\ Kraftstoffmenge = Y3, \\ wobei X 1 >X 2 >X 3 und Y 1 >Y2>Y 3. \end{array}$
Im Graphen (b) in 8 wird die Änderung der Rauchmenge im Modus 1 durch L11 dargestellt, die Änderung der Rauchmenge im Modus 2 wird durch L12 dargestellt und die Änderung der Rauchmenge im Modus 3 wird durch L13 dargestellt. Im Graphen (c) von 8 wird die Änderung des thermischen Wirkungsgrads im Modus 1 durch L14 dargestellt, die Änderung des thermischen Wirkungsgrads im Modus 2 wird durch L15 dargestellt und die Änderung des thermischen Wirkungsgrads im Modus 3 wird durch L16 dargestellt. Im Graphen (b), (c) von 8 werden Messpunkte des Rauchs und des thermischen Wirkungsgrads im Modus 1 durch Kreise dargestellt, Messpunkte des Rauchs und des thermischen Wirkungsgrads im Modus 2 werden durch Dreiecke dargestellt und Messpunkte des Rauchs und des thermischen Wirkungsgrads im Modus 3 werden durch Rhomben dargestellt. Die Messpunkte des Rauchs und des thermischen Wirkungsgrads mit der ersten Einspritzzeit Tp, mit welcher der thermische Wirkungsgrad in den jeweiligen Modi am höchsten ist, werden durch einen gefüllten schwarzen Kreis, ein Dreieck und einen Rhombus dargestellt.
Wir betrachten nun den Übergang vom Modus 3 zum Modus 2 und dann zum Modus 1, während wir uns auf die oben genannten gefüllten schwarzen Messpunkte konzentrieren. Es ist zu sehen, dass durch die Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und durch Vorverlegen der ersten Einspritzzeit Tp der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 in der Nähe des höchsten Niveaus gehalten werden kann, während die erzeugte Rauchmenge reduziert oder beibehalten wird (siehe den Graphen (b) in 8). Wenn die Gesamtsumme aus der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge gleich ist, führt eine Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge notwendigerweise zu einer Verringerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge. Durch Vorverlegen der ersten Einspritzzeit Tp, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird, ist es jedoch möglich, den unverbrannten Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zu vergrößern (das heißt, es ist möglich, den Anteil des unverbrannten Restes zu vergrößern). Es wird davon ausgegangen, dass der Grund dafür der ist, dass bei einer Vorverlegung der ersten Einspritzzeit die erste Einspritzung durchgeführt wird, wenn der Druck in der Brennkammer niedriger ist und infolgedessen die Eindringung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff relativ größer ist, wodurch die Diffusion des ersten eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer erleichtert ist. Da der erste eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer weiter verteilt wird, wird die Menge an unverbranntem restlichem Kraftstoff, zu dem die durch eine Entzündung erzeugte Flamme nicht vordringt, größer. Infolgedessen wird eine größere Menge an unverbranntem restlichem Kraftstoff einer Selbstzündung und einer Diffusionsverbrennung zusammen mit dem zweiten eingespritzten Kraftstoff nach dem Beginn der zweiten Einspritzung unterzogen. Als Folge davon kann eine Abnahme der Ausgangsleistung aufgrund einer Verringerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge durch eine Steigerung der Leistung, die durch die Verbrennung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs bereitgestellt wird, kompensiert werden. Darüber hinaus kann die weite Diffusion des ersten eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs nach der zweiten Einspritzung verringern. Daher kann die Erzeugung von Rauch aufgrund der Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs ebenfalls verringert werden. Durch Vergrößern der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und durch Vorverlegen der ersten Einspritzzeit Tp ist es somit möglich, die erzeugte Rauchmenge zu verringern und gleichzeitig den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 auf einem zufriedenstellenden Niveau zu halten.
Aus dem Graphen (c) in 8 geht hervor, dass, wenn angenommen wird, dass die erste Einspritzung gemäß den Modi 1 bis 3 durchgeführt wird, während die erste Einspritzzeit Tp beispielsweise auf die Zeit Ta festgelegt wird, bei der im Modus 3 der höchste thermische Wirkungsgrad erreicht wird, die erzeugte Rauchmenge größer wird und der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 abnimmt, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird. Aus dieser Tatsache geht außerdem hervor, dass die oben beschriebene Art und Weise der Steuerung der ersten Einspritzung, bei der die Einspritzzeit Tp vorverlegt wird, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößert wird, wirksam ist im Hinblick auf die Rauchverringerung und die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads.
<Hochlastverbrennungssteuerung>
Im Folgenden wird eine Verbrennungssteuerung während des Hochlastbetriebs im Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Beispiel beschrieben. Wenn die Motorlast steigt, ist es im Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Beispiel notwendig, die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die in die Brennkammer eingespritzt wird. Wie oben beschrieben, kann es jedoch sein, dass die Rauchmenge größer wird und/oder die Temperatur in der Brennkammer durch die aus einer Verdampfung entstehende latente Wärme des zweiten eingespritzten Kraftstoffs herabgesetzt wird, wenn die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge zu stark erhöht wird, wodurch die Verbrennung instabil wird. Wie oben beschrieben, ist es möglich, die erzeugte Rauchmenge durch Vorverlegen der ersten Einspritzzeit Tp, das heißt durch Verlängern des ersten Einspritzintervalls Di1, zu verringern, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird. Jedoch weist das erste Einspritzintervall Di1 eine obere Begrenzung auf, wie in 7 gezeigt (Dilb in 7), da es notwendig ist, dass eine Flamme, die durch Entzündung des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, als Zündquelle für die Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs dient. Wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge weiter erhöht wird und das erste Einspritzintervall Di1 bei der oben genannten ersten Begrenzung gehalten wird, ist es wahrscheinlich, dass sich der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff überlappen, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird. Wenn die Menge des ersten eingespritzten Kraftstoffs zu stark erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass die erzeugte Rauchmenge größer wird. Angesichts dessen wird im Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Beispiel im Hochlastbereich, in dem die Kraftstoffmenge, die in einem Verbrennungszyklus notwendigerweise in die Brennkammer einzuspritzen ist, relativ groß ist, zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung, die bei der oben beschriebenen Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt werden, die dritte Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 durchgeführt.
Die dritte Kraftstoffeinspritzung wird zu einer dritten Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs mit einem zweiten Einspritzintervall Di2 zwischen der dritten Einspritzzeit und der ersten Einspritzzeit durchgeführt. Das zweite Einspritzintervall Di2 wird auf solche Weise eingestellt, dass der Kraftstoff, der durch die dritte Einspritzung eingespritzt wird (der in der Folge als dritter eingespritzter Kraftstoff bezeichnet wird), nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt. Im Folgenden wird die Verbrennungssteuerung, bei der die dritte Einspritzung zusätzlich zur Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt wird, als „Hochlastverbrennungssteuerung“ bezeichnet.
9 zeigt die Änderung der Wärmeabgaberate in der Brennkammer in dem Fall, wo die Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt wird, und in dem Fall, wo die Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt wird. Das Diagramm (a) in 9 zeigt, wann die Kraftstoffeinspritzungen und die Zündung in den jeweiligen Verbrennungssteuerungen durchgeführt werden. Im Graphen (b) in 9 stellt die Kurve L17 die Änderung der Wärmeabgaberate in dem Fall dar, wo die Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt wird, und die Kurve L18 stellt die Änderung der Wärmeabgaberate in dem Fall dar, wo die Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt wird. In den Fällen, die in 9 gezeigt sind, ist die Gesamtsumme der Einspritzmenge in einem Verbrennungszyklus bei beiden Verbrennungssteuerungen gleich. Somit ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge bei der Hochlastverbrennungssteuerung kleiner als bei der Basis-Verbrennungssteuerung. Bei der Hochlastverbrennungssteuerung wird eine Kraftstoffmenge, die dem Unterschied der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge zu derjenigen im Falle der Basis-Verbrennungssteuerung entspricht, durch die dritte Einspritzung eingespritzt. In dem Fall, der in 9 gezeigt ist, beträgt die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 2000 UpM.
Da die dritte Einspritzzeit Tpp im Kompressionshub vor der ersten Einspritzzeit liegt, ist der Druck in der Brennkammer zur dritten Einspritzzeit Tpp niedriger als der zur ersten Einspritzzeit Tp. Daher ist die Eindringtiefe des Sprühnebels aus dem dritten eingespritzten Kraftstoff relativ groß, und infolgedessen tendiert der dritte eingespritzte Kraftstoff dazu, weiter in der Brennkammer zu diffundieren als der erste eingespritzte Kraftstoff. Wenn das zweite Einspritzintervall Di2 geeignet eingestellt wird, ist es daher möglich zu verhindern, dass der größte Teil des dritten eingespritzten Kraftstoffs mit der Flamme brennt, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und es kann ermöglicht werden, dass er nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennt. Im Graphen (b) in 9 ist der erste Spitzenwert der Wärmeabgaberate L18 (das heißt der Spitzenwert der Wärmeabgaberate, die auf eine Verbrennung zurückgeht, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs bewirkt wird) dem ersten Spitzenwert der Wärmeabgaberate L17 in Bezug auf die Zeit seines Erscheinens und seinen absoluten Wert gleich. Daraus wird gefolgert, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff nach der Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs nicht verbrannt wird.
Es wird davon ausgegangen, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff, der nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung brennt, bei der Verbrennung auf die gleiche Weise wirkt wie der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Im Graphen (b) in 9 ist der zweite Spitzenwert der Wärmeabgaberate L18 (oder der maximale Spitzenwert der Wärmeabgaberate, der nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs erscheint) höher als der zweite Spitzenwert der Wärmeabgaberate L17. Darüber hinaus ist die Abstiegsrate vom zweiten Spitzenwert der Wärmeabgaberate (d.h. die Neigung des Graphen nach dem zweiten Spitzenwert) bei L18 höher (bzw. steiler) als bei L17. Daraus wird gefolgert, dass auch der dritte eingespritzte Kraftstoff zur Erleichterung der Selbstzündung des Kraftstoffs nach der zweiten Einspritzung beiträgt, wie beim unverbrannten Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs.
Da die dritte Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit liegt, hat sich der dritte eingespritzte Kraftstoff zu der Zeit, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, in der Brennkammer weiter ausgebreitet als der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Daher ist zu der Zeit, zu der die zweite Einspritzung durchgeführt wird, zwar der dritte eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer vorhanden, aber der dritte eingespritzte Kraftstoff wird den zweiten eingespritzten Kraftstoff weniger wahrscheinlich überlappen als der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs. Daher wird der dritte eingespritzte Kraftstoff weniger wahrscheinlich zu einer Ursache für Rauch werden als der erste eingespritzte Kraftstoff und der zweite eingespritzte Kraftstoff.
In dem Fall, wo die dritte Einspritzung durchgeführt wird, kann mindestens eine von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge kleiner gehalten werden als in dem Fall, wo eine Kraftstoffmenge, die durch die Motorlast des Verbrennungsmotors erforderlich ist, nur durch die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung eingespritzt wird. Daher kann die Durchführung der dritten Einspritzung die Rauchmenge verringern, die vom ersten eingespritzten Kraftstoff oder vom zweiten eingespritzten Kraftstoff stammt. 10 zeigt eine Beziehung zwischen dem thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge (Graph (a) in 10) und eine Beziehung zwischen der erzeugten Rauchmenge und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge (Graph (b) in 10) bei der Hochlastverbrennungssteuerung, wobei die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge variiert wird und die Gesamteinspritzmenge bei allen Einspritzungen in einem Verbrennungszyklus unverändert ist. In dem Fall, der in 10 dargestellt ist, werden Steigerungen der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge durch Verringerungen der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge ausgeglichen. In dem in 10 gezeigten Fall ist die erste eingespritzte Kraftstoffmenge unverändert. Aus dem Graphen (a) in 10 ist ersichtlich, dass dann, wenn die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge bei der Hochlastverbrennungssteuerung vergrößert wird, der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 nahezu konstant gehalten wird. Daraus ist auch ersichtlich, dass der größte Teil des dritten eingespritzten Kraftstoffs zur Verbrennung nach dem Beginn der zweiten Einspritzung beiträgt. Aus dem Graphen (b) in 10 ist ersichtlich, dass eine Steigerung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Hochlastverbrennungssteuerung zu einer Verringerung der erzeugten Rauchmenge führt. Daraus ist auch ersichtlich, dass es unwahrscheinlich ist, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff eine Ursache für Rauch sein wird.
Daher wird im Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Beispiel im Hochlastbetriebszustand, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge insgesamt groß ist, die Hochlastverbrennungssteuerung wie oben beschrieben durchgeführt, wodurch auch im Hochlastbetriebszustand bewirkt werden kann, dass eine Dieselverbrennung stattfindet, bei der im Vergleich zur Basis-Verbrennungssteuerung weniger Rauch entsteht.
<Verbrennungssteuerungsablauf>
Im Folgenden wird ein Steuerungsablauf der Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel unter Bezugnahme auf 11 bis 13 beschrieben. 11 und 12 sind Ablaufschemata des Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel. Dieser Steuerungsablauf wird vorab in der ECU 20 gespeichert und durch Abarbeiten eines in der ECU 20 gespeicherten Steuerprogramms wiederholt in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, während der Verbrennungsmotor 1 in Betrieb ist.
13 zeigt Beispiele für Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. Im oberen Graphen (a) in 13 stellt die Linie L21 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L22 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L23 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Linie L20 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und einer auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge, das heißt die Menge an eingespritztem Kraftstoff, die auf die Motorlast abgestimmt ist. Darüber hinaus zeigt der obere Graph (a) in 13 auch die Menge M1 an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der bei der Verbrennung, die durch eine Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt worden ist, nicht verbrannt ist. Im oberen Graphen (a) in 13 ist S1 eine Kraftstoffeinspritzmenge, die der Motorlast an der Grenze zwischen einem Betriebsbereich R3 (der im Folgenden als Niederlastbereich R3 bezeichnet wird) und einem anderen Betriebsbereich R4 (der im Folgenden als der erste Mittellastbereich R4 bezeichnet wird) entspricht. Diese Kraftstoffeinspritzmenge S1 wird im Folgenden als erste vorgegebene Menge S1 bezeichnet. Ferner ist S2 (> S1) eine Kraftstoffeinspritzmenge, die der Motorlast an der Grenze zwischen dem ersten Mittellastbereich R4 und einem anderen Betriebsbereich R5 (der im Folgenden als der zweite Mittellastbereich R5 bezeichnet wird) entspricht. Diese Kraftstoffeinspritzmenge S2 wird im Folgenden als zweite vorgegebene Menge S2 bezeichnet. Ferner ist S3 (> S2) eine Kraftstoffeinspritzmenge, die der Motorlast an der Grenze zwischen dem zweiten Mittellastbereich R5 und einem anderen Betriebsbereich R6 (der im Folgenden als Hochlastbereich R6 bezeichnet wird) entspricht. Diese Kraftstoffeinspritzmenge S3 wird im Folgenden als dritte vorgegebene Menge S3 bezeichnet. In diesem Beispiel wird dann, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 in den Niederlastbereich R3, den ersten Mittellastbereich R4 oder den zweiten Mittellastbereich R5 fällt, die oben beschriebene Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt. Wenn die Motorlast dagegen in den Hochlastbereich R6 fällt, dann wird die oben beschriebene Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt. Somit wird in diesem Beispiel die Motorlast an der Grenze zwischen dem zweiten Mittellastbereich R5 und dem Hochlastbereich R6 die „vorgegebene Last“ wie in der vorliegenden Erfindung definiert. Einzelheiten der verschiedenen Lastbereiche werden nachstehend beschrieben.
Im unteren Graphen (b) in 13 stellt die Linie L31 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten Einspritzzeit Tp, die Linie L30 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der Einspritzzeit Ts, die Linie L32 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten Einspritzzeit Tm und die Linie L33 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten Einspritzzeit Tpp. Der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L32 stellt das erste Einspritzintervall Di1 dar, der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L30 stellt das Zündintervall Ds dar, und der Abstand zwischen der Linie L33 und der Linie L31 stellt das zweite Einspritzintervall Di2 dar. Die vertikale Achse des Graphen (b) in 13 stellt den Kurbelwinkel ab dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs dar, wobei größere Werte frühere Zeiten während des Kompressionshubs darstellen.
In dem Steuerungsablauf gemäß diesem Beispiel wird in Schritt S101 zuerst die Motorlast des Verbrennungsmotors auf Basis des Messwerts des Beschleunigerpositionssensors 22 berechnet. Alternativ dazu kann die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 auf Basis der Luftströmungsrate im Ansaugkanal 70, das heißt des Messwerts des Luftströmungsmessers 72, oder des Ansaugluftdrucks im Ansaugkanal 70 berechnet werden. Dann wird in Schritt S102 eine auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0 auf Basis der in Schritt S101 berechneten Motorlast berechnet. Genauer wird die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0, die auf die Motorlast abgestimmt ist, unter Verwendung des von der Linie L20 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerungsfelds berechnet. In diesem Beispiel wird die Beziehung zwischen der Motorlast und der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0 in dem Steuerungsfeld aufgezeichnet, wobei die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer wird, wenn die Motorlast größer wird, wie von der Linie L20 dargestellt ist.
Dann wird in Schritt S103 die zweite Einspritzzeit Tm unter Verwendung des von der Linie L32 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie oben beschrieben, wird zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors 1 die zweite Einspritzzeit Tm auf die angemessene Einspritzzeit vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs eingestellt. Die angemessene Einspritzzeit des Verbrennungsmotors 1 wurde in einem Experiment gemessen, das zuvor für jeden Wert der Motorlast durchgeführt wurde, und das von der Linie L32 dargestellte Steuerfeld wurde auf Basis des Messergebnisses erstellt. Die zweite Einspritzzeit Tm wird allmählich vorverlegt, wenn die Motorlast auf eine bestimmte Motorlast steigt. Jedoch wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 (das heißt in dem Bereich, in dem die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 gleich oder größer S2 ist) der Grad der Vorverlegung auf einem oberen Grenzwert gehalten. Der Grund dafür ist, dass die zweite Einspritzzeit Tm gemäß der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm bestimmt wird, die im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 auf eine maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt ist, wie nachstehend beschrieben wird.
Dann wird in Schritt S104 bestimmt, ob die in Schritt S102 berechnete, auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 gleich groß ist wie oder kleiner ist als die erste vorgegebene Menge S1, oder anders ausgedrückt wird bestimmt, ob oder ob nicht die Motorleistung des Verbrennungsmotors 1 im Niederlastbereich R3 liegt. Der Niederlastbereich R3 ist definiert als ein Betriebsbereich, in dem die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 so klein ist, dass selbst dann, wenn lediglich die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast erhöht wird, die Möglichkeit einer Zunahme der Rauchmenge und die Möglichkeit einer instabilen Verbrennung aufgrund einer aus einer Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entstehenden latenten Wärme niedrig sind. Wenn die in Schritt S104 getroffene Bestimmung bejahend ist, wird als nächstes die Verarbeitung von Schritt S105 ausgeführt. Wenn die in Schritt S104 getroffene Bestimmung verneinend ist, wird als nächstes die Verarbeitung von Schritt S110 ausgeführt.
Wenn die in Schritt S104 getroffene Bestimmung bejahend ist, das heißt wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 gleich groß ist wie oder kleiner ist als die erste vorgegebene Menge S1 (anders ausgedrückt, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im Niederlastbereich R3 liegt), dann wird die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf Basis des von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin eingestellt. Die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin ist der minimale Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, die eine Flamme erzeugen kann, die als Zündquelle dient, um eine Verbrennung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu beginnen, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird. Wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp groß ist, wird eine Verbrennung, die durch die Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt wird (d.h. eine strahlgeführte Verbrennung), erleichtert, und daher kann der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs klein werden. Die Einstellung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin kann bewirken, dass der Anteil des unverbrannten Restes so hoch wie möglich wird. Daher wird im Niederlastbereich R3 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin eingestellt. Somit ist es möglich, einen hohen thermischen Wirkungsgrad zu erreichen und gleichzeitig eine stabile Verbrennung sicherzustellen. Wie oben beschrieben, wird im Niederlastbereich R3 nur die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast vergrößert, und die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp wird im Niederlastbereich R3 auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt, wie von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 dargestellt ist.
Dann wird in Schritt S106 die erste Einspritzzeit Tp unter Verwendung des von der Linie L31 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. In diesem Verarbeitungsschritt wird die erste Einspritzzeit Tp in Bezug auf die im Schritt S103 eingestellte zweite Einspritzzeit Tm auf solche Weise bestimmt, dass ein geeignetes erstes Einspritzintervall Di1 eingestellt wird, mit dem ein zufriedenstellender thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin ist. Wie oben beschrieben, wird im Niederlastbereich R3 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt. Infolgedessen wird auch das erste Einspritzintervall Di1 im Niederlastbereich R3 konstant gehalten. Daher wird im Niederlastbereich R3 dann, wenn die zweite eingespritzte Zeit Tm als Reaktion auf eine Änderung der Motorlast geändert wird, die erste Einspritzzeit Tp gemäß der Änderung der zweiten Einspritzzeit Tm ebenfalls geändert.
Dann wird in Schritt S107 die Zündzeit Ts unter Verwendung des von der Linie L30 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie im Graphen (b) in 13 dargestellt ist, wird das Zündintervall Ds, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts, konstant gehalten. Daher wird im Niederlastbereich R3 dann, wenn die erste Einspritzzeit Tp gemäß der Änderung der zweiten Einspritzzeit Tm geändert wird, die Zündzeit Ts gemäß der Änderung der ersten Zündzeit Tp ebenfalls geändert.
Dann wird in Schritt S108 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm unter Verwendung des von der Linie L22 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im Niederlastbereich R3 wird die von der Linie L22 dargestellte Beziehung zwischen der Motorlast (der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0) und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt:
[Kalk. 2]
$Sm = S 0 - Sp \times α$
wobei alpha der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs ist.
Wie oben beschrieben, entzündet sich bei der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs von selbst und brennt mit einer Diffusionsflamme zusammen mit dem zweiten eingespritzten Kraftstoff und trägt dadurch zur Motorleistung bei. Daher kann im Hinblick auf den Beitrag zur Motorleistung ein Teil des ersten eingespritzten Kraftstoffs oder der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs als gleichwertig zum zweiten eingespritzten Kraftstoff betrachtet werden. Daher kann ein geeigneter Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm durch experimentelles Vorabbestimmen eines Faktors alpha, der den Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs darstellt, und Berechnen der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm gemäß der obigen Gleichung 2, die diesen Faktor alpha berücksichtigt, bestimmt werden. Der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs ändert sich abhängig vom Zündintervall Ds und vom ersten Einspritzintervall Di1. Somit wird der Wert des Faktors alpha auf deren Basis bestimmt. Im Niederlastbereich R3 sind das Zündintervall Ds und das erste Einspritzintervall Di1 beide konstant, und daher ist auch der Faktor alpha in der obigen Gleichung 2 ein konstanter Wert. Darüber hinaus ist im Niederlastbereich R3 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp aus dem oben beschriebenen Grund auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt, und somit gilt in der obigen Gleichung 2 Sp = Spmin. In Fällen, wo die durch die Zündung durch die Zündkerze 5 verbrannte Kraftstoffmenge (das heißt die Kraftstoffmenge, die durch strahlgeführte Verbrennung brennt), in Bezug auf die erste eingespritzte Kraftstoffmenge sehr klein ist, kann der Faktor alpha im Steuerungsprozess auf 1 eingestellt werden. In diesem Fall wird die Steuerung auf solche Weise durchgeführt, dass die Gesamteinspritzmenge der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge gleich wird. Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S108 wird die Verarbeitung von Schritt S130 ausgeführt.
Da die Parameter, welche die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die Entzündung betreffen, auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden, bleibt im Niederlastbereich R3 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 13 von M1 dargestellt ist. Wie oben beschrieben, wird im Niederlastbereich R3 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt, und das Zündintervall Ds und das erste Einspritzintervall Di1 sind konstant. Infolgedessen ist die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im Wesentlichen konstant.
Wenn die in Schritt S104 getroffene Bestimmung verneinend ist, das heißt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die erste vorgegebene Menge S1, wird in Schritt S110 bestimmt, ob oder ob nicht die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0, die in Schritt S102 bestimmt worden ist, gleich groß ist wie oder kleiner ist als die zweite vorgegebene Menge S2, oder anders ausgedrückt wird bestimmt, ob oder ob nicht die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im ersten Mittellastbereich R4 liegt. Der erste Mittellastbereich R4 ist definiert als ein Betriebsbereich, in dem die Möglichkeit einer Zunahme der Rauchmenge und die Möglichkeit einer instabilen Verbrennung wegen der latenten Wärme, die aus einer Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entsteht, hoch sind, wenn als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast nur die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm erhöht wird. Daher wird im ersten Mittellastbereich R4 nicht nur die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm, sondern auch die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast vergrößert. Die zweite vorgegebene Menge S2 wird als Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, die auf die Motorlast abgestimmt ist, oberhalb von der die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf ihren im Hinblick auf die erzeugte Rauchmenge und die Verbrennungsstabilität höchsten zulässigen Wert (eine maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax) eingestellt wird, das heißt auf die Motorlast, für welche die Kraftstoffmenge, die zur angemessenen Einspritzzeit eingespritzt wird, den größten zulässigen Wert erreicht. Wenn die in Schritt S110 getroffene Bestimmung bejahend ist, wird als nächstes die Verarbeitung von Schritt S112 ausgeführt. Wenn die in Schritt S110 getroffene Bestimmung verneinend ist, wird die Verarbeitung von Schritt S120 ausgeführt.
Wenn die in Schritt S110 getroffene Bestimmung bejahend ist, oder anders ausgedrückt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die erste vorgegebene Menge S1 und gleich groß ist wie oder größer ist als die zweite vorgegebene Menge S2 (das heißt, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im Mittellastbereich R4 liegt), dann wird in Schritt S111 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp unter Verwendung des von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. In diesem Verarbeitungsschritt ist die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp umso größer, je höher die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 ist. Infolgedessen ist die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs umso größer, je höher die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 ist. Dann wird in Schritt S112 die erste Einspritzzeit Tp unter Verwendung des von der Linie L31 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 vergrößert wird und wenn das erste Einspritzintervall Di1, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der zweiten Einspritzzeit Tm, unverändert ist, dann ist es umso wahrscheinlicher, dass der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der zweite eingespritzte Kraftstoff einander überlappen, wenn die zweite Einspritzung durchführt wird, und dann wird die Rauchmenge umso größer, je größer die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp ist. Angesichts dessen wird die erste Einspritzzeit Tp umso weiter vorverlegt, je höher die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 ist, um auf diese Weise das erste Einspritzintervall Di1 zu verlängern. Anders ausgedrückt wird im ersten Mittellastbereich R4 die erste Einspritzzeit Tp in einem Maß vorverlegt, das größer ist als das Maß der Vorverlegung der zweiten Einspritzzeit Tm, und der Grad der Vorverlegung der ersten Einspritzzeit Tp ist umso größer, je höher die Motorlast ist. Durch die Steuerung der ersten Einspritzzeit Tp auf diese Weise kann die Überlappung des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs auch dann verringert werden, wenn die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs wegen einer Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp größer wird. Als Folge davon kann die wegen ihrer Überlappung erzeugte Rauchmenge verringert werden. Darüber hinaus wird der unverbrannte Rest bei der Verbrennung, die nach dem Beginn der zweiten Einspritzung stattfindet, verbrannt, auch wenn die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs mit steigender Motorlast größer wird, und trägt zur Motorleistung bei, wie oben beschrieben, und daher kann der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 auf hohen Niveaus gehalten werden.
Dann wird in Schritt S113 die Zündzeit Ts unter Verwendung des von der Linie L30 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie im Graphen (b) in 13 dargestellt ist, wird auch im ersten Mittellastbereich R4 das Zündintervall Ds, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts, konstant gehalten. Wenn die erste Einspritzzeit Tp in einem Grad vorverlegt wird, der größer ist als der Grad der Vorverlegung der zweiten Einspritzzeit Tm, wird daher auch die Zündzeit Ts in einem Grad vorverlegt, der dem der ersten Einspritzzeit Ts gleich ist.
Dann wird in Schritt S114 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm unter Verwendung des von der Linie L22 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im ersten Mittellastbereich R4 wird ebenso wie im Niederlastbereich R3 die von der Linie L22 dargestellte Beziehung zwischen der Motorlast (der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0) und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm durch die oben genannte Gleichung 2 ausgedrückt. Daher kann die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm unter Berücksichtigung von Kennwerten der Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel bestimmt werden, wie bei der Verarbeitung von Schritt S108. Wie oben beschrieben, wird im ersten Mittellastbereich R4 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast vergrößert. Daher ist die Steigerungsrate der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm (das heißt der Anteil der Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm in Bezug auf die Steigerung der Motorlast) im ersten Mittellastbereich R4 kleiner als die Steigerungsrate der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm im Niederlastbereich R3, in dem die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp unverändert ist. Daher ist es möglich, die Steigerung des Rauchs wegen der Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge und das Auftreten einer Fehlzündung wegen der Steigerung einer latenten Wärme, die aus einer Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entsteht, zu verringern. Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S114 wird die Verarbeitung von Schritt S130 ausgeführt.
Da die Parameter, welche die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die Zündung betreffen, auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden, bleibt im Mittellastbereich R4 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 13 von M1 dargestellt ist. Wie oben beschrieben, wird im ersten Mittellastbereich R4 als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp vergrößert, und die erste Einspritzzeit Tp und die Zündzeit Ts werden vorverlegt, wobei das Zündintervall Ds konstant gehalten wird. Als Folge davon steigt die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs, wenn die Motorlast größer wird, wie oben beschrieben.
Wenn die in Schritt S110 getroffene Bestimmung verneinend ist, das heißt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die zweite vorgegebene Menge S2, wird in Schritt S120 bestimmt, ob oder ob nicht die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 gleich groß ist wie oder kleiner ist als die dritte vorgegebene Menge S3, oder anders ausgedrückt, ob oder ob nicht die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im zweiten Mittellastbereich R5 liegt. Wie oben beschrieben, wird die zweite vorgegebene Menge S2 als eine Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, die auf eine Motorlast abgestimmt ist, bei der die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm ihren im Hinblick auf die erzeugte Rauchmenge und die Stabilität der Verbrennung größten zulässigen Wert erreicht. Daher wird der zweite Mittellastbereich R5 als Betriebsbereich eingestellt, in dem nur die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast vergrößert wird. Die dritte vorgegebene Menge S3 wird als eine Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, die auf eine Motorlast abgestimmt ist, bei der nicht nur die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm, sondern auch die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp ihren im Hinblick auf den Rauch, der erzeugt wird, wenn eine Kraftstoffmenge, die für die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 angemessen ist, nur durch die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung eingespritzt wird, ohne die dritte Einspritzung durchzuführen, größten zulässigen Wert erreichen. Anders ausgedrückt ist die dritte vorgegebene Menge S3 der Summe der an der Obergrenze für die erste Einspritzung liegenden eingespritzten Kraftstoffmenge und der an der Obergrenze für die zweite Einspritzung liegenden eingespritzten Kraftstoffmenge, mit der die Rauchmenge, die aus dem ersten/zweiten eingespritzten Kraftstoff stammt, die Obergrenze eines zulässigen Bereichs erreicht, gleich. Wenn die in Schritt S120 getroffene Bestimmung bejahend ist, wird als nächstes die Verarbeitung von Schritt S121 ausgeführt. Wenn die in Schritt S120 getroffene Bestimmung verneinend ist, wird als nächstes die Verarbeitung von Schritt S141 ausgeführt.
Wenn die in Schritt S120 getroffene Bestimmung bejahend ist, das heißt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die zweite vorgegebene Menge S2 und gleich groß ist wie oder kleiner ist als die dritte vorgegebene Menge S3 (anders ausgedrückt, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im zweiten Mittellastbereich R5 liegt), dann wird die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm gemäß dem von der Linie L22 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax eingestellt. Die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax ist die größte zweite eingespritzte Kraftstoffmenge, mit der die erzeugte Rauchmenge innerhalb eines zulässigen Bereichs gehalten werden kann und eine stabile Verbrennung sichergestellt wird (das heißt, mit der verhindert werden kann, dass eine Fehlzündung wegen der latenten Wärme, die aus einer Verdampfung des zweiten eingespritzten Kraftstoffs entsteht, stattfindet). Wie von einer Linie L22 im Graphen (a) in 13 gezeigt ist, ist im zweiten Mittellastbereich R5 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt.
Dann wird in Schritt S122 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp unter Verwendung des von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im zweiten Mittellastbereich R5 wird die von der Linie L21 dargestellte Beziehung zwischen der Motorlast (der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0) und der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp durch die folgende Gleichung 3 ausgedrückt:
[Kalk. 3]
Sp = (S0 - Sm)/α
(Gleichung 3)
wo alpha der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs ist, wie bei der Gleichung 2. Gemäß der obigen Gleichung 3 kann die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp gemäß diesem Beispiel unter Berücksichtigung von Kennwerten der Basis-Verbrennungssteuerung bestimmt werden. Dies ist im Wesentlichen das gleiche wie bei der Verarbeitung von Schritt S108 und der Verarbeitung von Schritt S114. Im zweiten Mittellastbereich R5 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm aus dem oben beschriebenen Grund auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und somit gilt in der obigen Gleichung 3 Sm = Smmax. Darüber hinaus ist im zweiten Mittellastbereich R5 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und daher ist die Steigerungsrate der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp (d.h. das Verhältnis der Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm zur Steigerung der Motorlast) höher als die Steigerungsrate der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4, in dem die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm als Reaktion auf die Steigerung der Motorlast ebenfalls erhöht wird.
Dann wird in Schritt S123 die erste Einspritzzeit Tp unter Verwendung des von der Linie L31 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im zweiten Mittellastbereich R5 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und daher ist die zweite Einspritzzeit Tm, die in Schritt S103 bestimmt worden ist, ebenfalls unverändert. Wie oben beschrieben, ist andererseits die Steigerungsrate der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im zweiten Mittellastbereich R5 größer als die Steigerungsrate der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4. Daher ist es im zweiten Mittellastbereich R5 notwendig, das erste Einspritzintervall Di1 länger zu machen als das erste Einspritzintervall Di1 im ersten Mittellastbereich R4, um die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs zu verringern, wenn die zweite Einspritzung durchgeführt wird, und es ist auch notwendig, die Steigerungsrate des ersten Einspritzintervalls Di1 (das heißt das Verhältnis der Verlängerung des ersten Einspritzintervalls Di1 zur Steigerung der Motorlast) höher zu machen als die Steigerungsrate des ersten Einspritzintervalls Di1 im ersten Mittellastbereich R4. Daher wird im Schritt S123 die erste Einspritzzeit Tp auf solche Weise vorverlegt, dass das erste Einspritzintervall Di1 umso mehr verlängert wird, je höher die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 ist. Dann ist die Vorverlegungsrate der ersten Einspritzzeit Tp (das heißt das Verhältnis des Vorverlegungsumfangs der ersten Einspritzzeit Tp zur Steigerung der Motorlast) höher als die Vorverlegungsrate der ersten Einspritzzeit Tp im ersten Mittellastbereich R4. Auf diese Weise wird als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast nur die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp durch Steuern der ersten Einspritzzeit Tp erhöht, wodurch die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs verringert wird, auch wenn der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs mehr wird. Als Folge davon kann die wegen ihrer Überlappung erzeugte Rauchmenge verringert werden. Auch wenn der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs gemäß der Steigerung der Motorlast größer wird, kann darüber hinaus der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 auf hohen Niveaus gehalten werden, da der unverbrannte Rest bei der Verbrennung nach dem Beginn der zweiten Einspritzung verbrannt wird und zur Motorleistung beiträgt.
Dann wird in Schritt S124 die Zündzeit Ts unter Verwendung des von der Linie L30 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Auch im zweiten Mittellastbereich R5 wird das Zündintervall Ds, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts, konstant gehalten, wie im Graphen von 13 gezeigt ist. Wenn die erste Einspritzzeit Tp als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast vorverlegt wird, wird daher auch die Zündzeit Ts in einem Umfang vorverlegt, der dem der ersten Einspritzzeit Ts im Wesentlichen gleich ist, wie im ersten Mittellastbereich R4.
Dadurch, dass die Parameter, welche die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die Entzündung betreffen, auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden, bleibt im zweiten Mittellastbereich R5 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 13 von M1 dargestellt ist. Wie oben beschrieben, wird im zweiten Mittellastbereich R5 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp erhöht, wenn die Motorlast größer wird, und die erste Einspritzzeit Tp und die Zündzeit Ts werden vorverlegt, wobei das Zündintervall Ds konstant gehalten wird. Als Folge davon wird, wie oben beschrieben, der unverbrannte Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs größer, wenn die Motorlast höher wird. Darüber hinaus sind im zweiten Mittellastbereich R5 die Steigerungsrate der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und die Vorverlegungsrate der ersten Einspritzzeit Tp (oder die Verlängerungsrate des ersten Einspritzintervalls Di1) höher als die im ersten Mittellastbereich R4. Infolgedessen ist die Steigerungsrate des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im Verhältnis zur Steigerung der Motorlast höher als im ersten Mittellastbereich R4. Daher ist es möglich, die Motorleistung, die durch die Steigerung der Motorlast notwendig ist, lediglich durch eine Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp zu erreichen.
Nach dem Abschluss der Verarbeitung von einem der Schritte S108, S114 und S124 wird die Verarbeitung von Schritt S130 ausgeführt. In Schritt S130 werden die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die Zündung durch die Zündkerze 5 gemäß der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp, der ersten Einspritzzeit Ts, der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm, der zweiten Einspritzzeit Tm und der Zündzeit Ts, die im oben beschriebenen Prozess bestimmt wurden, durchgeführt. Somit wird die Basis-Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel ausgeführt. Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S130 wird die Verarbeitung von Schritt S101 erneut ausgeführt.
Wenn die Bestimmung in Schritt S120 negativ ist, das heißt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die dritte vorgegebene Menge S3, dann liegt die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im Hochlastbereich R6. Wie oben beschrieben, wird die dritte vorgegebene Menge S3 als eine Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt, die auf eine Motorlast eingestellt ist, bei der nicht nur die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm, sondern auch die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp ihren oberen Grenzwert im Hinblick auf den Rauch erreichen, der erzeugt wird, wenn eine Kraftstoffmenge, die für die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 angemessen ist, nur durch die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung eingespritzt wird, ohne die dritte Einspritzung durchzuführen. Anders ausgedrückt erreicht im zweiten Mittellastbereich R5, wenn als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp vergrößert wird und die erste Einspritzzeit Tp vorverlegt wird, das erste Einspritzintervall Di1 oder das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der zweiten Einspritzzeit Tm die oben genannte obere Grenze (Dilb in 7) zu der Zeit, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 die dritte vorgegebene Menge S3 erreicht. Daher wird der Hochlastbereich R6 als ein Betriebsbereich eingestellt, in dem als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die dritte Einspritzung zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung durchgeführt wird und die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp vergrößert wird.
Wenn die in Schritt S120 durchgeführte Bestimmung verneinend ist, wird in Schritt S141 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm gemäß dem Steuerungsfeld, das durch die Linie L22 im Graphen (a) in 13 dargestellt wird, auf die gleiche Weise wie in dem Fall, wo die Motorlast im zweiten Mittellastbereich R5 liegt, auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax eingestellt. Somit ist im Hochlastbereich R6 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm wie im zweiten Mittellastbereich R5 auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, wie von der Linie L22 im Graphen (a) in 13 gezeigt ist.
Dann wird in Schritt S142 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp gemäß dem von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfeld auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin eingestellt. Wie von der Linie L21 im Graphen (a) in 13 gezeigt ist, ist im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt, wie im Niederlastbereich R3. Dies kann die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs so weit wie möglich verringern. Als Folge davon kann die wegen ihrer Überlappung erzeugte Rauchmenge so weit wie möglich verringert werden.
Dann wird in Schritt S143 die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp unter Verwendung des von der Linie L23 im Graphen (a) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im Hochlastbereich R6 wird die von der Linie L23 dargestellte Beziehung zwischen der Motorlast (oder der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0) und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp durch die folgende Gleichung 4 ausgedrückt:
[Kalk. 4] $Spp = S 0 - Sp \times α− Sm$
wo alpha der Anteil des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs ist, wie bei der Gleichung 2. Wie oben beschrieben, entzündet sich bei der Hochlastverbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel der größte Teil des dritten eingespritzten Kraftstoffs von selbst und brennt mit einer Diffusionsflamme zusammen mit dem zweiten eingespritzten Kraftstoff und trägt dadurch zur Motorleistung bei. Daher kann im Hinblick auf den Beitrag zur Motorleistung der dritte eingespritzte Kraftstoff als Äquivalent zum zweiten eingespritzten Kraftstoff betrachtet werden. Daher kann ein Wert für die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp, der adäquat ist, um die auf die Motorlast abgestimmte Kraftstoffeffizienzmenge zu erreichen, durch eine Berechnung gemäß der obigen Gleichung 4 bestimmt werden. Im Hochlastbereich R6 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und somit gilt in der obigen Gleichung 4 Sm = Smmax. Ferner ist im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt, und somit gilt in der obigen Gleichung 4 Sp = Spmin. Wie später beschrieben wird, sind im Hochlastbereich R6 die erste Einspritzzeit Tp, die zweite Einspritzzeit Tm und die Zündzeit Ts alle konstant, und das Zündintervall Ds und das erste Einspritzintervall Di1 sind beide dementsprechend konstant. Als Folge davon ist der Faktor alpha in der obigen Gleichung 4 ein konstanter Wert. Daher wird im Hochlastbereich R6 bei steigender Motorlast die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp gemäß der Steigerung der Motorlast vergrößert.
In Fällen, wo es notwendig ist, eine relativ große Menge an Kraftstoff durch die dritte Einspritzung einzuspritzen, oder wo es schwierig ist, ein ausreichend langes zweites Einspritzintervall zu schaffen, kann der Anteil des dritten eingespritzten Kraftstoffs, der durch eine Flamme verbrannt wird, die durch eine Zündung nach der ersten Einspritzung verbrannt wird, groß werden. Wenn dieser Anteil sehr groß wird, ist es notwendig, die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp zu bestimmen, um die Menge des Kraftstoffs zu berücksichtigen, der durch eine Flamme verbrannt wird, die durch eine Zündung nach der ersten Einspritzung erzeugt wird. In solchen Fällen kann die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp gemäß der folgenden Gleichung 4' berechnet werden:
[Kalk. 5] $Spp = (S 0 - Sp \times α− Sm) / β$
worin beta der Anteil des Kraftstoffs am dritten eingespritzten Kraftstoff ist, der nach dem Beginn der zweiten Einspritzung eine Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung durchmacht.
Der Faktor beta in der obigen Gleichung 4' kann vorab, beispielsweise auf Basis eines Versuchs bestimmt werden. Ein geeigneter Wert für die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp kann durch eine Berechnung gemäß der obigen Gleichung 4' bestimmt werden, die den oben genannten Faktor beta berücksichtigt.
Dann wird in Schritt S144 die erste Einspritzzeit Tp unter Verwendung des von der Linie L31 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im Hochlastbereich R6 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und daher wird die zweite Einspritzzeit, die in Schritt S103 bestimmt worden ist, ebenfalls konstant gehalten. Darüber hinaus wird im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp ebenfalls auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt. Infolgedessen ist im Hochlastbereich R6 die erste Einspritzzeit Tp, die in Bezug auf die zweite Einspritzzeit Tm auf solche Weise bestimmt wird, dass ein geeignetes erstes Einspritzintervall Di1 eingestellt wird, mit dem ein angemessener thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin ist, ebenfalls konstant.
Dann wird in Schritt S145 die Zündzeit Ts unter Verwendung des von der Linie L30 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie im Graphen (b) in 13 dargestellt ist, wird das Zündintervall Ds, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts, konstant gehalten. Infolgedessen ist im Hochlastbereich R6 die Zündzeit Ts ebenfalls festgelegt.
Dann wird in Schritt S146 die dritte Einspritzzeit Tpp unter Verwendung des von der Linie L33 im Graphen (b) in 13 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie oben beschrieben, ist es in der Hochlastverbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel notwendig, ein geeignetes zweites Einspritzintervall Di2 als das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der dritten Einspritzzeit Tpp zu schaffen, damit der dritte eingespritzte Kraftstoff nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt wird. Daher wird die dritte Einspritzzeit Tpp in Bezug auf die erste Einspritzzeit Tp auf solche Weise bestimmt, dass das zweite Einspritzintervall Di2 als solches hervorgebracht wird. Daher wird, wie oben beschrieben, im Hochlastbereich R6 die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast vergrößert. Wenn im Hochlastbereich R6 die Motorlast auf eine bestimmte Motorlast steigt, wird daher, wie im Graphen (b) in 13 gezeigt ist, die dritte Einspritzzeit Tpp auf solche Weise vorverlegt, dass das zweite Einspritzintervall Di2 verlängert wird. Je größer das zweite Einspritzintervall Di2 ist, desto weiter diffundiert der dritte eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer bis zu der Zeit, zu der die erste Einspritzung durchgeführt wird. Je mehr die dritte Einspritzzeit Tpp vorverlegt wird, desto niedriger ist der Druck in der Brennkammer zur dritten Einspritzzeit Tpp, und umso tiefer dringt infolgedessen der Sprühnebel des dritten eingespritzten Kraftstoffs ein. Auch aus diesem Grund diffundiert der dritte eingespritzte Kraftstoff umso weiter in der Brennkammer, je mehr die dritte Einspritzzeit Tpp vorverlegt wird. Da der dritte eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer weiter diffundiert, wird der dritte eingespritzte Kraftstoff nach dem Beginn der zweiten Einspritzung eher durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt als dass er durch eine Flamme verbrannt wird, die durch die Entzündung des Vorsprühnebels des ersten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn die dritte Einspritzzeit jedoch zu früh im Kompressionshub kommt, kann es leicht passieren, dass der dritte eingespritzte Kraftstoff an der Oberfläche der Zylinderbohrung haftet. Um die Menge des dritten eingespritzten Kraftstoffs, der an der Bohrungsoberfläche haftet, innerhalb eines zulässigen Bereichs zu halten, wird daher eine Obergrenze (eine maximale Vorverlegung) für die dritte Einspritzzeit Tpp eingestellt. Im Verlauf der Vorverlegung der dritten Einspritzzeit Tpp als Reaktion auf die Steigerung der Motorlast wird die dritte Einspritzzeit Tpp bei der Obergrenze gehalten, falls die dritte Einspritzzeit Tpp die Obergrenze erreicht, und zwar auch dann, wenn die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp als Reaktion auf weitere Steigerungen der Motorlast erhöht wird.
Da die Parameter, welche die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die Entzündung betreffen, auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden, bleibt im Hochlastbereich R6 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 13 von M1 dargestellt ist. Im Hochlastbereich R6 sind die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp, das erste Einspritzintervall Di1 und das Zündintervall Ds denen im Niederlastbereich R3 gleich. Infolgedessen ist die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im Wesentlichen konstant, wie im Niederlastbereich R3.
Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S146 wird die Verarbeitung von Schritt S147 ausgeführt. Im Schritt S147 werden die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die dritte Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die Zündung durch die Zündkerze 5 gemäß der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp, der ersten Einspritzzeit Ts, der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm, der zweiten Einspritzzeit Tm, der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp, der dritten Einspritzzeit Tpp und der Zündzeit Ts, die im oben beschriebenen Prozess bestimmt wurden, durchgeführt. Somit wird die Hochlastverbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel ausgeführt. Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S147 wird die Verarbeitung von Schritt S101 erneut ausgeführt.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel bewirkt werden, dass eine stabile Dieselverbrennung mit verringertem Rauch stattfindet, und der thermische Wirkungsgrad kann verbessert werden, indem man Parameter, welche die Verbrennungssteuerung betreffen, einschließlich der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp, der ersten Einspritzzeit Tp, der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm der zweiten Einspritzzeit Tm, der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp, der dritten Einspritzzeit Tpp und der Zündzeit Ts, in Bezug auf die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 angemessen einstellt. Darüber hinaus kann im Hochlastbereich eine Kraftstoffmenge, die der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0 gleich ist, durch Durchführen der dritten Einspritzung eingespritzt werden, während die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp und die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf ihren oberen Grenzwerten gehalten werden. Anders ausgedrückt kann durch Durchführen der dritten Einspritzung zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung der Betriebsbereich, in dem bewirkt werden kann, dass eine Dieselverbrennung stattfindet, während die Rauchmenge in einem zulässigen Bereich gehalten wird, stärker erweitert werden als in dem Fall, wo nur die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung durchgeführt werden.
<Modifikation>
14 zeigt einen anderen Satz von Beispielen für Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. Im oberen Graphen (a) in 14 stellt eine Linie L21 wie beim Graphen (a) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L22 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L23 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Linie L20 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und einer auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge, das heißt der Kraftstoffeinspritzmenge, die auf die Motorlast abgestimmt ist. Darüber hinaus zeigt der obere Graph (a) in 14 auch die Menge M1 an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der bei der Verbrennung, die durch eine Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt worden ist, nicht gebrannt hat. Im unteren Graphen (b) in 14 stellt eine Linie L31 wie beim Graphen (b) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten Einspritzzeit Tp, die Linie L30 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der Zündzeit Ts, die Linie L32 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten Einspritzzeit Tm und die Linie L33 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten Einspritzzeit Tpp. Der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L32 stellt das erste Einspritzintervall Di1 dar, der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L30 stellt das Zündintervall Ds dar, und der Abstand zwischen der Linie L33 und der Linie L31 stellt das zweite Einspritzintervall Di2 dar.
In den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation sind die Beziehungen zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und den Steuerparametern denen der in den in 13 gezeigten Steuerungsfelder im Niederlastbereich R3, im ersten Mittellastbereich R4 und im zweiten Mittellastbereich R5 gleich. In den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation ist im Hochlastbereich R6 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm ebenfalls, wie in den in 13 gezeigten Steuerungsfeldern, auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und die zweite Einspritzzeit Tm ist auf eine Zeit festgelegt, die auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax abgestimmt ist (d.h. die am weitesten vorverlegte Zeit der zweiten Einspritzzeit Tm). Die Steuerungsfelder gemäß dieser Ausführungsform unterscheiden sich von den in 13 dargestellten Steuerungsfeldern darin, dass die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp im Hochlastbereich R6 auf die maximale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmax festgelegt ist, wie von der Linie L21 im Graphen (a) in 14 gezeigt ist. Ferner ist in den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation, wie von einer Linie L31 im Graphen (b) in 14 gezeigt ist, im Hochlastbereich R6 die erste Einspritzzeit Tp auf eine Zeit festgelegt, die auf die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmax (d.h. die am weitesten vorverlegte Zeit der ersten Einspritzzeit Tp) abgestimmt ist. Da die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp und die erste Einspritzzeit Tp bestimmt werden wie oben beschrieben, bleibt im Hochlastbereich R6 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 14 von M1 dargestellt ist. Somit liegt die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im Hochlastbereich R6 konstant bei der maximalen Menge.
Auch in den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation wird im Hochlastbereich R6 wie bei den in 13 gezeigten Steuerungsfeldern die dritte Einspritzung ebenfalls zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung durchgeführt. Anders ausgedrückt wird im Hochlastbereich R6 die Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt. Wie von der Linie L23 im Graphen (a) in 14 gezeigt ist, wird die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp vergrößert, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 erhöht wird. Wie von der Linie L33 im Graphen (b) in 14 gezeigt ist, wird die dritte Einspritzzeit Tpp auf solche Weise vorverlegt, dass das zweite Einspritzintervall Di2 verlängert wird, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 höher wird. Jedoch liegt in den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im Hochlastbereich R6 konstant bei der maximalen Menge. Daher ist die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp für die gleiche Motorlast im Hochlastbereich R6 kleiner als die in den in 13 gezeigten Steuerungsfeldern, in denen die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp im Hochlastbereich R6 auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt ist und die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs konstant bei der minimalen Menge liegt. Infolgedessen ist im Hochlastbereich R6 die Summe der Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge, die nach der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt werden, ungefähr derjenigen in dem Fall der in 13 gezeigten Steuerungsfelder gleich.
In dem Fall, wo die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp, die erste Einspritzzeit Tp, die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm, die zweite Einspritzzeit Tm, die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp, die dritte Einspritzzeit Tpp und die Zündzeit Ts im Hochlastbereich R6 unter Verwendung der Steuerungsfelder gemäß dieser Modifikation bestimmt werden, kann auch bewirkt werden, dass eine stabile Dieselverbrennung mit verringerter Raucherzeugung stattfindet. Ferner können mit den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation die Änderungen der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der ersten Einspritzzeit Tp nach einer Verschiebung der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 vom zweiten Mittellastbereich R5 in den Hochlastbereich R6 oder umgekehrt relativ geringgehalten werden. Daher wird davon ausgegangen, dass die Robustheit der Steuerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der ersten Einspritzzeit Tp verbessert werden kann.
[Beispiel 2]
Die allgemeine Gestaltung des Verbrennungsmotors und seiner Ansaug- und Auslasssysteme gemäß Beispiel 2 ist die gleiche wie im Beispiel 1. Im Folgenden wird ein Steuerungsablauf einer Verbrennungssteuerung gemäß Beispiel 2 unter Bezugnahme auf 15 bis 17 beschrieben. 15 und 16 sind Ablaufschemata des Steuerungsablaufs der Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel. Dieser Steuerungsablauf wird vorab in der ECU 20 gespeichert und durch Abarbeiten eines in der ECU 20 gespeicherten Steuerprogramms wiederholt in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, während der Verbrennungsmotor 1 in Betrieb ist. Die Schritte S101 bis S108, S110 bis S114 und S130 in diesem Steuerungsablauf sind denen in dem oben beschriebenen Ablauf, der in 11 gezeigt ist, gleich, und die Schritte, in denen die gleiche Verarbeitung ausgeführt wird, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben.
17 zeigt Beispiele für Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. Im oberen Graphen (a) in 17 stellt eine Linie L21 wie beim Graphen (a) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L22 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L23 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Linie L20 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und einer auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge, das heißt der Kraftstoffeinspritzmenge, die auf die Motorlast abgestimmt ist. Darüber hinaus zeigt der obere Graph (a) in 17 auch die Menge M1 an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der bei der Verbrennung, die durch eine Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt worden ist, nicht gebrannt hat. Im unteren Graphen (b) in 17 stellt eine Linie L31 wie beim Graphen (b) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten Einspritzzeit Tp, die Linie L30 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der Zündzeit Ts, die Linie L32 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten Einspritzzeit Tm und die Linie L33 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten Einspritzzeit Tpp. Der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L32 stellt das erste Einspritzintervall Di1 dar, der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L30 stellt das Zündintervall Ds dar, und der Abstand zwischen der Linie L33 und der Linie L31 stellt das zweite Einspritzintervall Di2 dar.
Wie in 17 gezeigt ist, wird in diesem Beispiel dann, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im Niederlastbereich R3 oder im ersten Mittellastbereich R4 liegt, die oben beschriebene Basis-Verbrennungssteuerung durchgeführt. Wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im zweiten Mittellastbereich R5 oder im Hochlastbereich R6 liegt, wird die oben beschriebene Hochlastverbrennungssteuerung durchgeführt. Somit unterscheidet sich die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel von der Verbrennungssteuerung gemäß Beispiel 1 darin, dass nicht nur im Hochlastbereich R6, sondern auch im zweiten Mittellastbereich R5 die dritte Einspritzung zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung durchgeführt wird. In diesem Beispiel ist die Motorlast an der Grenze zwischen dem ersten Mittellastbereich R4 und dem zweiten Mittellastbereich R5 die „vorgegebene Last“ wie in der vorliegenden Erfindung definiert.
Im Steuerungsablauf gemäß diesem Beispiel wird die Verarbeitung der Schritte S151 bis S157 ausgeführt, wenn die Bestimmung in Schritt S110 verneinend ist, das heißt, wenn die auf eine Last abgestimmte Einspritzmenge S0 größer ist als die zweite vorgegebene Menge S2. In Schritt S151 wird die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm gemäß dem von der Linie L22 im Graphen (a) in 17 dargestellten Steuerfeld auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax eingestellt. Anders ausgedrückt wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax eingestellt.
Dann wird in Schritt S152 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp unter Verwendung des von der Linie L21 im Graphen (a) in 17 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Es wird bestimmt, dass die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp eine vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx ist, die kleiner ist als der größte Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4. Darüber hinaus wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx festgelegt, wie von der Linie L21 im Graphen (a) in 17 gezeigt ist. Der größte Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4 erreicht die maximale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmax nicht. Trotzdem wird auch in einer solchen Situation im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx festgelegt, die kleiner ist als der größte Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4. Dies kann bewirken, dass die Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs kleiner ist als in dem Fall, wo die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast bis zur maximalen ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Spmax erhöht wird. Als Folge davon kann die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs wirksamer verringert werden. Daher kann die wegen ihrer Überlappung erzeugte Rauchmenge weiter verringert werden.
Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 kann die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die minimale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmin festgelegt sein. Dies kann die Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs so weit wie möglich verringern. Daher kann die wegen ihrer Überlappung erzeugte Rauchmenge so weit wie möglich verringert werden.
Dann wird in Schritt S153 die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp unter Verwendung des von der Linie L23 im Graphen (a) in 17 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 wird die Beziehung zwischen der Motorlast (der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0) und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp, die durch die Linie L23 dargestellt wird, durch die oben angegebene Gleichung 4 ausgedrückt, wie im Hochlastbereich R6 im Beispiel 1. Daher kann die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp gemäß diesem Beispiel unter Berücksichtigung von Kennwerten der Hochlastverbrennungssteuerung bestimmt werden. Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, wie oben beschrieben, und somit gilt in der obigen Gleichung 4 Sm = Smmax. Ferner wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auf die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx festgelegt, und somit gilt Sp = Spx in der obigen Gleichung 4. Wie später beschrieben wird, sind im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste Einspritzzeit Tp, die zweite Einspritzzeit Tm und die Zündzeit Ts alle konstant, und das Zündintervall Ds und das erste Einspritzintervall Di1 sind beide konstant. Als Folge davon ist der Faktor alpha in der obigen Gleichung 4 ein konstanter Wert. Daher wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 bei steigender Motorlast die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp gemäß der Steigerung der Motorlast vergrößert.
Dann wird in Schritt S154 die erste Einspritzzeit Tp unter Verwendung des von der Linie L31 im Graphen (b) in 17 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 ist die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und daher ist die zweite Einspritzzeit Tm, die in Schritt S103 bestimmt worden ist, ebenfalls unverändert. Darüber hinaus ist im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp auch auf die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx festgelegt. Infolgedessen ist im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste Einspritzzeit Tp, die in Bezug auf die zweite Einspritzzeit Tm auf solche Weise bestimmt wird, dass ein angemessenes erstes Einspritzintervall Di1 eingestellt wird, mit dem ein zufriedenstellender thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, wenn die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx ist, ebenfalls konstant.
Dann wird in Schritt S155 die Zündzeit Ts unter Verwendung des von der Linie L30 im Graphen (b) in 17 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie im Graphen (b) in 17 dargestellt ist, wird das Zündintervall Ds, das heißt das Intervall zwischen der ersten Einspritzzeit Tp und der Zündzeit Ts, konstant gehalten. Infolgedessen ist im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die Zündzeit Ts ebenfalls unverändert.
Dann wird in Schritt S156 die dritte Einspritzzeit Tpp unter Verwendung des von der Linie L33 im Graphen (b) in 17 dargestellten Steuerfelds bestimmt. Wie im Hochlastbereich R6 im Beispiel 1 wird die dritte Einspritzzeit Tpp auf solche Weise bestimmt, dass ein angemessenes zweites Einspritzintervall Di geschaffen wird, das eine Verbrennung des dritten eingespritzten Kraftstoffs durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung nach dem Beginn der zweiten Einspritzung ermöglicht. Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 wird die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp erhöht, wenn die Motorlast steigt, wie im Hochlastbereich R6 in Beispiel 1. Daher wird im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6, wie im Graphen (b) in 17 dargestellt ist, die dritte Einspritzzeit Tpp auf solche Weise vorverlegt, dass bis zu einer bestimmten Motorlast das zweite Einspritzintervall Di2 verlängert wird, wenn die Motorlast steigt (das heißt, bis die dritte Einspritzzeit Tpp eine Obergrenze oder die maximale Vorverlegung erreicht hat).
Da die Parameter, welche die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die Entzündung betreffen, auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden, bleibt im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 17 von M1 dargestellt ist. Im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 sind die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp, das erste Einspritzintervall Di1 und das Zündintervall Ds konstant. Infolgedessen ist die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 im Wesentlichen konstant.
Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S156 wird die Verarbeitung von Schritt S157 ausgeführt. Im Schritt S157 werden die erste Einspritzung, die zweite Einspritzung und die dritte Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die Entzündung durch die Zündkerze 5 gemäß der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp, der ersten Einspritzzeit Ts, der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm, der zweiten Einspritzzeit Tm, der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp, der dritten Einspritzzeit Tpp und der Zündzeit Ts, die im oben beschriebenen Prozess beschrieben wurden, durchgeführt. Somit wird die Hochlastverbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel ausgeführt. Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S157 wird die Verarbeitung von Schritt S101 erneut ausgeführt.
Bei der Steuerung gemäß diesem Beispiel kann durch Durchführen der dritten Einspritzung nicht nur im Hochlastbereich R6, sondern auch im zweiten Mittellastbereich R5, die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp relativ klein gehalten werden, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 im zweiten Mittellastbereich R5 liegt. Daher kann die Rauchmenge, die aufgrund der Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, im zweiten Mittellastbereich R5 weiter verringert werden.
In diesem Beispiel kann im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp im ersten Mittellastbereich R4 auf den größten Wert der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp festgelegt werden. In diesem Fall wird auch die erste Einspritzzeit Tp im ersten Mittellastbereich R4 auf die maximale Vorverlegung der ersten Einspritzzeit Tp festgelegt. Somit können die Änderungen der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der ersten Einspritzzeit Tp nach einer Verschiebung der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 vom ersten Mittellastbereich R4 in den zweiten Mittellastbereich R5 oder umgekehrt geringgehalten werden. Daher wird davon ausgegangen, dass die Robustheit der Steuerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der ersten Einspritzzeit Tp verbessert werden kann.
<Modifikation>
18 zeigt einen anderen Satz von Beispielen für Steuerungsfelder, die für die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. Im oberen Graphen (a) in 18 stellt eine Linie L21 wie beim Graphen (a) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L22 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge, die Linie L23 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge und die Linie L20 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und einer auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge, das heißt der Kraftstoffeinspritzmenge, die auf die Motorlast abgestimmt ist. Darüber hinaus zeigt der obere Graph (a) in 18 auch die Menge M1 an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs, der bei der Verbrennung, die durch eine Zündung durch die Zündkerze 5 bewirkt worden ist, nicht gebrannt hat. Im unteren Graphen (b) in 18 stellt eine Linie L31 wie beim Graphen (b) in 13 eine Beziehung dar zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der ersten Einspritzzeit Tp, die Linie L30 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der Zündzeit Ts, die Linie L32 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der zweiten Einspritzzeit Tm und die Linie L33 stellt eine Beziehung dar zwischen der Motorlast und der dritten Einspritzzeit Tpp. Der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L32 stellt das erste Einspritzintervall Di1 dar, der Abstand zwischen der Linie L31 und der Linie L30 stellt das Zündintervall Ds dar, und der Abstand zwischen der Linie L33 und der Linie L31 stellt das zweite Einspritzintervall Di2 dar.
In den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation sind die Beziehungen zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und den Steuerparametern denen der in den in 17 gezeigten Steuerungsfelder im Niederlastbereich R3 und im ersten Mittellastbereich R4 gleich. In den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation ist im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm ebenfalls, wie in den in 17 gezeigten Steuerungsfeldern, auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax festgelegt, und die zweite Einspritzzeit Tm ist auf eine Zeit festgelegt, die auf die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax abgestimmt ist (d.h. die am weitesten vorverlegte Zeit der zweiten Einspritzzeit Tm). Die Steuerungsfelder gemäß dieser Modifikation unterscheiden sich von den in 17 dargestellten Steuerungsfeldern darin, dass die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast auch im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 erhöht wird, wie von der Linie L21 im Graphen (a) in 18 gezeigt ist. Ferner wird in den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation, wie von der Linie 31 im Graphen (b) in 18 dargestellt ist, die erste Einspritzzeit Tp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 vorverlegt. Da die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp und die erste Einspritzzeit Tp bestimmt werden wie oben beschrieben, bleibt im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 nach der Entzündung des Vorsprühnebels aus dem ersten eingespritzten Kraftstoff eine Menge an unverbranntem Rest des ersten eingespritzten Kraftstoffs zurück, die im Graphen (a) in 18 von M1 dargestellt ist. Somit steigt im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs, wenn die Motorlast steigt.
In den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation wird die dritte Einspritzung ebenfalls zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten nicht nur im Hochlastbereich R6, sondern auch im zweiten Mittellastbereich R5 Einspritzung durchgeführt. Wie von der Linie L23 im Graphen (a) in 18 gezeigt ist, wird die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp vergrößert, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 erhöht wird. Darüber hinaus wird die dritte Einspritzzeit Tpp, wie von der Linie L33 im Graphen (b) in 18 gezeigt ist, auf solche Weise vorverlegt, dass das zweite Einspritzintervall Di2 verlängert wird, wenn die Motorlast des Verbrennungsmotors 1 höher wird. Jedoch wird in den Steuerungsfeldern gemäß dieser Modifikation die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 größer, wenn die Motorlast höher wird. Daher ist die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp für die gleiche Motorlast im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 kleiner als die in den in 17 gezeigten Steuerungsfeldern, in denen die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 auf die vorgegebene erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spx festgelegt ist und die Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs konstant ist. Infolgedessen ist im Hochlastbereich R6 die Summe der Menge des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge, die nach der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt werden, ungefähr derjenigen der in dem Fall der in 13 gezeigten Steuerungsfelder gleich.
Auch in dem Fall, wo die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 erhöht wird, wie bei den Steuerungsfeldern dieser Modifikation, wird die erste eingespritzte Kraftstoffmenge durch Anpassen der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp auf einen angemessenen Wert auf der gleichen Höhe oder kleiner gehalten als die maximale erste eingespritzte Kraftstoffmenge Spmax. Daher ist es möglich, die Rauchmenge, die aufgrund der Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, innerhalb eines zulässigen Bereichs zu halten. Anders ausgedrückt ist es möglich, die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast zu erhöhen, während die Rauchmenge, die aufgrund der Überlappung des unverbrannten Restes des ersten eingespritzten Kraftstoffs und des zweiten eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, innerhalb eines zulässigen Bereichs gehalten wird.
In dem Fall, wo die erste eingespritzte Kraftstoffmenge Sp, die erste Einspritzzeit Tp, die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm, die zweite Einspritzzeit Tm, die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp, die dritte Einspritzzeit Tpp und die Zündzeit Ts im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 unter Verwendung der Steuerungsfelder gemäß dieser Modifikation bestimmt werden, kann auch bewirkt werden, dass eine stabile Dieselverbrennung mit verringerter Raucherzeugung stattfindet.
Bei der Hochlastverbrennungssteuerung gemäß diesem Beispiel ermöglicht eine angemessene Anpassung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 eine Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm in dem Bereich, der die maximale zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Smmax nicht überschreitet, als Reaktion auf Steigerung der Motorlast. Anders ausgedrückt kann die zweite eingespritzte Kraftstoffmenge Sm als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast erhöht werden, während die Rauchmenge, die aus dem zweiten eingespritzten Kraftstoff stammt, innerhalb eines zulässigen Bereichs gehalten wird.
Auch in dem Fall, wo als Reaktion auf Steigerungen der Motorlast im zweiten Mittellastbereich R5 und im Hochlastbereich R6 nicht nur die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge Spp, sondern auch mindestens eine von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm erhöht wird, ist es bevorzugt, dass 50 Prozent oder mehr der Steigerung der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0 als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast aus der Steigerung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp stammen. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, dass die Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm kleiner ist als die Steigerung der dritten eingespritzten Kraftstoffmenge Spp. Wenn dies der Fall ist, kann in dem Fall, wo mindestens eine von der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast vergrößert wird, die Rauchmenge kleiner gehalten werden als in dem Fall, wo 50 Prozent oder mehr der Steigerung der auf eine Last abgestimmten Einspritzmenge S0 als Reaktion auf die Steigerung der Motorlast aus der Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp und der Steigerung der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm stammt (oder aus der Steigerung der ersten eingespritzten Kraftstoffmenge Sp oder der zweiten eingespritzten Kraftstoffmenge Sm in dem Fall, wo nur eine davon erhöht wird).
Bezugszeichenliste

1:: Verbrennungsmotor
2:: Zylinder
3:: Kolben
5:: Zündkerze
6:: Kraftstoffeinspritzventil
7:: Ansaugöffnung
8:: Auslassöffnung
9:: Ansaugventil
10:: Auslassventil
20:: ECU
21:: Kurbelpositionssensor
22:: Beschleunigerpositionssensor
71:: Drosselklappe
72:: Luftströmungsmesser
Tp:: erste Einspritzzeit
Tm:: zweite Einspritzzeit
Tpp:: dritte Einspritzzeit
Ts:: Zündzeit
Dil:: erstes Einspritzintervall
Di2:: zweites Einspritzintervall
Ds:: Zündintervall
Sp:: erste eingespritzte Kraftstoffmenge
Sm:: zweite eingespritzte Kraftstoffmenge
Spp:: dritte eingespritzte Kraftstoffmenge

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), aufweisend: ein Kraftstoffeinspritzventil (6), das in der Lage ist, Benzin als Kraftstoff in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors (1) einzuspritzen; eine Zündkerze (5), die in Bezug auf das Kraftstoffeinspritzventil (6) so positioniert ist, dass sich ein durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) eingespritzter Kraftstoffsprühnebel durch eine zündfähige Region bewegt und die Zündkerze (5) den Kraftstoffsprühnebel durch Funkenzündung direkt entzünden kann; und eine Verbrennungssteuereinrichtung (20), die so ausgelegt ist, dass sie zu einer ersten Einspritzzeit während des Kompressionshubs eine erste Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) durchführt, einen durch die erste Einspritzung gebildeten Vorsprühnebel durch die Zündkerze (5) durch Funkenzündung entzündet und zu einer zweiten Einspritzzeit nach der Entzündung des Vorsprühnebels durch die Zündkerze (5) und vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs mit der Durchführung einer Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil (6) beginnt, wobei ein vorgegebenes erstes Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der zweiten Einspritzzeit liegt, wobei das erste Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass eine Verbrennung des durch die zweite Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs durch eine durch eine Entzündung des Vorsprühnebels erzeugte Flamme beginnt, wodurch bewirkt wird, dass eine Kraftstoffselbstzündung stattfindet und bewirkt wird, dass ein Teil des Kraftstoffs, der von der zweiten Einspritzung eingespritzt wird, mit einer Diffusionsflamme brennt, wobei dann, wenn die Menge des voreingespritzten Kraftstoffs erhöht wird, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) als Reaktion auf die Erhöhung der Menge des voreingespritzten Kraftstoffs die erste Einspritzzeit vorverlegt, wodurch ein Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzzeit und der Einspritzzeit der zweiten Einspritzung vergrößert wird, wobei in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als eine vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) während des Kompressionshubs zu einer dritten Einspritzzeit vor der ersten Einspritzzeit zusätzlich zur ersten Einspritzung und zur zweiten Einspritzung eine dritte Einspritzung durchführt, wobei ein zweites Einspritzintervall zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung liegt, wobei das vorgegebene zweite Einspritzintervall auf solche Weise eingestellt wird, dass der Kraftstoff, der durch die dritte Einspritzung eingespritzt wird, nach dem Beginn der zweiten Einspritzung durch Selbstzündung oder Diffusionsverbrennung verbrannt wird.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1, wobei in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als die vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die dritte eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht und die dritte Einspritzzeit vorverlegt.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 2, wobei dann, wenn die Verbrennungssteuereinrichtung (20) die eingespritzte Kraftstoffmenge in der dritten Einspritzung als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast erhöht, fünfzig Prozent oder mehr einer Steigerung der insgesamt als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast eingespritzten Kraftstoffmenge aus einer Steigerung der in der dritten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge stammen, und der übrige Teil der Steigerung der insgesamt eingespritzten Kraftstoffmenge aus einer Steigerung der in der ersten Einspritzung und/oder zweiten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge stammt.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als die vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) die in der zweiten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge hält.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als die vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) die in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Motorlast auf einer unveränderten Menge hält.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 5, wobei in einem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) gleich groß ist wie oder kleiner ist als die vorgegebene Last, die Verbrennungssteuereinrichtung (20) als Reaktion auf eine Steigerung der Motorlast die in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößert und die erste Einspritzzeit vorverlegt, und die Verbrennungssteuereinrichtung (20) in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast des Verbrennungsmotors (1) höher ist als die vorgegebene Last, die in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge bei einer unveränderten Menge hält, die kleiner ist als die größte in der ersten Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast der vorgegebenen Last gleich ist oder niedriger ist als diese, und in dem Betriebsbereich, in dem die Motorlast der vorgegebenen Last gleich ist oder niedriger ist als diese, die erste Einspritzzeit bei einer unveränderten Zeit hält, die später liegt als die am weitesten vorverlegte erste Einspritzzeit.