DE112018002264T5

DE112018002264T5 - Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE112018002264T5
Application number: DE112018002264.1T
Authority: DE
Inventors: Ryo KUSAKABE; Yoshihiro Sukegawa; Kenichiroh Ogata; Masayuki Saruwatari
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2020-01-16
Also published as: JP2018204447A; US20210140388A1; WO2018221157A1; JP6945356B2

Abstract

Die Verbrennungsstabilität kann verbessert werden, während HC und PN, die aus einer Brennkammer ausgestoßen werden, vermieden werden. In einer ECU 150, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101, die in einer Brennkammer 107 einer Brennkraftmaschine installiert ist, derart steuert, dass sie Kraftstoff in einer Richtung, die eine Gleitrichtung eines Kolbens schneidet, einspritzen kann, wird ein Druckwert des Kraftstoffs, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, erfasst, eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 den Kraftstoff in einem Kompressionshub mindestens zweimal einspritzt, und eine Steuerung derart durchgeführt, dass ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mindestens einmal im Kompressionshub zeitlich vor einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu einer Zeit, die dem Hochdruckwert des Kraftstoffs entspricht, vorgerückt wird, wenn der erfasste Kraftstoffdruckwert niedrig ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine einspritzt, steuert.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren liegt mit der Verschärfung von Abgasvorschriften ein Bedarf am Verringern einer Gesamtmenge unverbrannter Partikel (PM: Feinstaub) im Abgas einer Kraftmaschine während eines Fahrmodus, der Anzahl unverbrannter Partikel (PN: Partikelzahl), von HC (Kohlenwasserstoff) und von NOx (Stickoxid). PN und HC im Abgas werden erzeugt, wenn der Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, an einem Kolben und einer Bohrungswandfläche einer Brennkammer haftet. Die Anzahl unverbrannter Partikel tendiert zu einem Anstieg, wenn ein Äquivalenzverhältnis, das ein Verhältnis von Luft und Kraftstoff unmittelbar vor einer Zündung ist, groß ist, nämlich dann, wenn ein Bereich, in dem der Kraftstoff dicht ist, vorliegt. Es ist effektiv, eine Kraftstoffanhaftung zu verringern, um PN und HC zu vermeiden. Weil viel mehr HC während des Starts der Kraftmaschine, bei dem ein Katalysator nicht aktiviert ist, ausgestoßen wird, liegt ein Bedarf an einer Technik zum Verzögern eines Zündzeitpunkts vom Leerlauf nach Abschluss des Aufwärmens, um einen Abgasverlust zu erhöhen, und Erhöhen einer Abgastemperatur, um die Temperatur des Katalysators früh zu erhöhen, vor.
Bei der Zündverzögerung tendiert die Verbrennung instabil zu werden, weil die Zündung in einem Ausdehnungszeitraum, in dem der Kolben sich von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt bewegt, nachdem der Kompressionshub beendet ist, durchgeführt wird. Somit besteht, um die Zündung sicher durchzuführen, ein Bedarf an einer Technik zum Bilden eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs, das für die Zündung um die Zündkerze erforderlich ist.
Eine Technik, in der ein Hohlraum in einer Kronenoberfläche des Kolbens gebildet ist und Kraftstoff im Kompressionshub eingespritzt wird, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das in den Hohlraum gebracht wurde, anzuheben, wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze gesammelt wird, ist effektiv, um das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze zum Zündzeitpunkt zu bilden. Allerdings haftet dann, wenn der Kraftstoff im Kompressionshub eingespritzt wird, der eingespritzte Kraftstoff manchmal am Kolben und der HC, der aus der Brennkammer ausgestoßen wird, nimmt zu.
Zum Beispiel ist eine Technik zum Ändern einer Position, an der das Luft/Kraftstoff-Gemisch haftet, für jeden Zyklus durch Ändern eines Einspritzzeitpunkts des Kompressionshubs und des Kraftstoffdrucks, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführt wird, für jeden Verbrennungszyklus als eine Technik zum Verringern der Kraftstoffanhaftung am Kolben bekannt (siehe z. B. PTL 1).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1: Internationale Publikation Nr. 2016/199297
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Zum Beispiel während eines Katalysatoraufwärmens nach dem Kraftmaschinenstart ist es erforderlich, den Kraftstoff im Kompressionshub einzuspritzen, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze, das für die Verbrennungsstabilität nötig ist, sicherzustellen. Insbesondere für eine seitliches Einspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung an einer Seitenfläche der Brennkammer angebracht ist, ist es nötig, eine Einspritzmenge, die im Kompressionshub eingespritzt wird, zu erhöhen, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze zum Zündzeitpunkt zu bilden. Im Kompressionshub liegt aufgrund eines kurzen geometrischen Abstands zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Kronenoberfläche des Kolbens das Problem vor, dass der eingespritzte Kraftstoff dazu tendiert, am Kolben anzuhaften, derart, dass HC und PN, die aus der Brennkammer ausgestoßen werden, erhöht werden.
Während des Katalysatoraufwärmens haftet der Kraftstoff, der im Einlasshub eingespritzt wird, aufgrund einer niedrigen Temperatur einer Zylinderwand der Kraftmaschine manchmal an der Zylinderwandfläche, derart, dass HC und PN, die aus der Brennkammer ausgestoßen werden, erhöht werden.
Ein Übergangszeitraum, in dem der Druck des Kraftstoffs, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführt wird, allmählich von einem niedrigen Zustand zu einem Soll-Druck zunimmt oder eine Drehzahl der Kraftmaschine (Kraftmaschinendrehzahl) zu einer Soll-Geschwindigkeit zunimmt, ist vorhanden, weil das Katalysatoraufwärmen unmittelbar nach dem Kraftmaschinenstart erfolgt.
Im Übergangszeitraum wir davon ausgegangen, dass sich eine Eindringkraft eines Sprühnebels, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, ändert und dass sich eine Reichweite des Sprühnebels ändert. Aus diesem Grund besteht ein Risiko, dass HC und PN, die aus der Brennkammer ausgestoßen werden, zunehmen oder dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das zur Zündung um die Zündkerze nötig ist, fast nicht gebildet ist.
Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf die oben genannte Situation gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Technologie zu schaffen, die die Verbrennungsstabilität verbessern kann, während sie vermeidet, dass HC und PN aus der Brennkammer ausgestoßen werden.
Lösung des Problems
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, steuert eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine installiert ist, derart, dass sie Kraftstoff in einer Richtung, die eine Gleitrichtung eines Kolbens schneidet, einspritzen kann, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung Folgendes enthält: eine Erfassungseinheit, die einen Druckwert des Kraftstoffs, der der Verbrennungseinspritzvorrichtung zugeführt wird, erfasst; und einen Einspritz-Controller, der eine Steuerung derart durchführt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff mindestens zweimal in einem Kompressionshub einspritzt. Der Einspritz-Controller führt eine Steuerung derart durch, dass ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mindestens einmal im Kompressionshub zeitlich vor einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu einer Zeit, die dem Hochdruckwert des Kraftstoffs entspricht, vorgerückt wird, wenn der durch die Erfassungseinheit erfasste Kraftstoffdruckwert niedrig ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann vermieden werden, dass HC und PN aus der Brennkammer ausgestoßen werden, und die Verbrennungsstabilität kann verbessert werden.
Figurenliste

[1] 1 ist ein schematischer Überblick, der ein Kraftmaschinensystem gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
[2] 2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt, und ist eine Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung einer ECU darstellt.
[3] 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
[4] 4 ist eine Ansicht, die zeitliche Änderungen in einem üblichen Einspritzimpuls, eine Ansteuerspannung, einem Ansteuerstrom und einen Ventilkörperverlagerungsbetrag, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung angesteuert wird, darstellt.
[5] 5 ist ein genaues Konfigurationsdiagramm, dass die ECU der ersten Ausführungsform darstellt.
[6] 6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration im Zylinder einer Kraftmaschine und einen Umfang der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt.
[7] 7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das Teile eines Einlasssystems und eines Auslasssystems der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt.
[8] 8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem üblichen Kurbelwinkel und einem Einspritzzeitpunkt während des Kraftmaschinenbetriebs darstellt.
[9] 9 ist eine Projektionsansicht, die einen Kraftstoffsprühnebel darstellt, der aus einer Mündung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, wenn sie einer Richtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem Schnitt A-A' von 6 zugewandt ist.
[10] 10 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens hoch ist, in der ersten Ausführungsform darstellt.
[11] 11 ist eine Ansicht, die einen Geschwindigkeitsvektor des Luftstroms in einer Brennkammer der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt.
[12] 12 ist eine Ansicht, die eine Verteilung eines Äquivalenzverhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer der Kraftmaschine zum Zeitpunkt jedes Kurbelwinkels in der ersten Ausführungsform darstellt.
[13] 13 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Zeit, die seit dem Start der Kraftmaschine verstrichen ist, und dem Betrag einer Zündverzögerung, einem Kraftstoffdruck, einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Kraftmaschinendrehzahl der ersten Ausführungsform darstellt.
[14] 14 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens niedrig ist, in der ersten Ausführungsform darstellt.
[15] 15 ist eine Ansicht, die zeitliche Änderungen des Einspritzimpulses, der Ansteuerspannung, des Ansteuerstroms und des Ventilkörperverlagerungsbetrags zum Ansteuern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
[16] 16 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt darstellt, wenn der Kraftstoffdruck in einer dritten Ausführungsform niedrig ist.
[17] 17 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Kraftmaschinendrehzahl und dem Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um eine Zündkerze darstellt.
[18] 18 ist eine Ansicht, die die Verteilung des Äquivalenzverhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer der Kraftmaschine zum Zeitpunkt jedes Kurbelwinkels darstellt.
[19] 19 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der seit dem Start der Kraftmaschine verstrichenen Zeit und dem Betrag der Zündverzögerung, einem Einlassdruck, dem Kraftstoffdruck, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftmaschinendrehzahl gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
[20] 20 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Partikelgröße des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, darstellt.
[21] 21 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt.
[22] 22 ist eine vergrößerte Ansicht, die die Mündung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
[23] 23 ist eine Schnittansicht, die die Mündung in einem Schnitt B-B' von 22 darstellt.
[24] 24 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt nach dem Katalysatoraufwärmen in der ersten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Einige Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen beschränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht und alle in den Ausführungsformen beschriebenen Bestandteile und Kombinationen davon sind für die Lösung der Erfindung nicht wesentlich.
Es wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein schematischer Überblick, der das Kraftmaschinensystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Ein Kraftmaschinensystem 100 enthält eine Kraftmaschineneinspritzvorrichtung 101 und eine ECU (Kraftmaschinensteuereinheit) 150 als ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung. Eine Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) des Kraftmaschinensystems 100 ist eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist für jeder von mehreren (im Beispiel von 1 vier) Zylindern 108 derart installiert, dass der Kraftstoffsprühnebel in eine Brennkammer 107 im Zylinder 108 direkt eingespritzt wird. Der Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank (der nicht dargestellt ist) gelagert ist, wird durch eine Kraftstoffpumpe 106 gefördert, zu einem schienenförmigen Kraftstoffleitungssystem 105 geschickt und vom Kraftstoffleitungssystem 105 zu jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 geliefert. Ein Drucksensor 102, der einen Druck des Kraftstoffs (der als Kraftstoffdruck bezeichnet wird) im Kraftstoffleitungssystem 105 misst, ist im Kraftstoffleitungssystem 105 installiert.
Der Kraftstoffdruck im Kraftstoffleitungssystem 105 variiert abhängig von einem Gleichgewicht zwischen einer Durchflussmenge des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpumpe 106 gefördert wird, und einer Einspritzmenge (Kraftstoffeinspritzmenge) des Kraftstoffs, der in jede Brennkammer 107 durch jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird.
In der ersten Ausführungsform steuert die ECU 150 eine Fördermenge der Kraftstoffpumpe 106 auf der Grundlage von Sensorinformationen (Informationen, die einen Kraftstoffdruckwert angeben), die vom Drucksensor 102 ausgegeben werden, derart, dass der Kraftstoffdruck im Kraftstoffleitungssystem 105 ein vorgegebener Soll-Druckwert ist.
Das Einspritzen von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 wird durch einen Einspritzimpuls, der von einer CPU 104 der ECU 150 gesendet wird, gesteuert. Der Einspritzimpuls wird in eine Ansteuerschaltung 103 der ECU 150 eingegeben. Die Ansteuerschaltung 103 legt eine Ansteuerstromwellenform auf der Grundlage einer Anweisung von der CPU 104 fest und führt die Ansteuerstromwellenform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 lediglich für eine Zeit auf der Grundlage des Einspritzimpulses zu.
Die Ansteuerschaltung 103 und die CPU 104 der ECU 150 können als ein fest eingebautes Bauteil auf einer Platine montiert sein.
Unten werden Konfigurationen und ein grundlegender Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und der ECU 150 beschrieben.
2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt, und ist eine Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung der ECU darstellt. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
Die CPU 104 der ECU 150 nimmt verschiedene Signale, die einen Zustand der Kraftmaschine anzeigen, von verschiedenen Sensoren auf und berechnet eine Breite des Einspritzimpulses und einen Einspritzzeitpunkt, um die Menge von Kraftstoff, die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, gemäß dem Kraftmaschinenbetriebszustand zu steuern. Die CPU 104 gibt den Einspritzimpuls, der einem Berechnungsergebnis entspricht, zur Ansteuerschaltung 103 aus.
Die CPU 104 enthält einen A/D-Umsetzer (der nicht dargestellt ist), einen Ein-/Ausgabe-Anschluss und dergleichen, um Signale von verschiedenen Sensoren aufzunehmen. Beispiel der verschiedenen Sensoren enthalten einen Sensor, der eine Kraftmaschinendrehzahl (Drehzahl) messen kann (z. B. einen Sensor, der einen Drehungswinkel einer Kurbelwelle (die nicht dargestellt ist) der Kraftmaschine detektiert), einen Drucksensor 102, der den Kraftstoffdruck im Kraftstoffleitungssystem 105 misst, und einen Abgastemperatursensor, der eine Abgastemperatur misst.
Der Einspritzimpuls, der von der CPU 104 ausgegeben wird, wird über eine Signalleitung 110 in die Ansteuerschaltung 103 eingegeben. Die Ansteuerschaltung 103 steuert die Spannung, die an ein Solenoid 205 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 angelegt wird, und führt einen Strom zu. Die CPU 104 kann mit der Ansteuerschaltung 103 über eine Kommunikationsleitung 111 kommunizieren, führt die Steuerung derart durch, dass der Ansteuerstrom, der durch die Ansteuerschaltung 103 erzeugt wird, durch den Druck des Kraftstoffs, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, oder die Betriebsbedingungen umgeschaltet wird, und ändert Einstellwerte des Ansteuerstroms und der Zeit, für die der Strom ausgegeben wird.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil (eine elektromagnetische Kraftstoffeinspritzvorrichtung) und enthält das Solenoid 205 als ein Beispiel einer Spule, eine Nadel 202 und einen Ventilkörper 214. In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist, während das Solenoid 205 nicht gespeist wird, der Ventilkörper 214 in einer Ventilschließrichtung durch eine Feder 210 vorbelastet und ist in engem Kontakt mit einem Ventilsitz 218 (Ventilschließzustand).
Die Nadel 202 ist durch eine Rückstellfeder 212 in einer Ventilöffnungsrichtung vorbelastet. Im Ventilschließzustand gelangt, weil die Kraft, die durch die Feder 210 auf den Ventilkörper 214 wirkt, größer als die Kraft durch die Rückstellfeder 212 ist, die Nadel 202 in Kontakt mit einem Kragen 302 des Ventilkörpers 214 und erreicht einen stationären Zustand.
Der Ventilkörper 214 und die Nadel 202 sind konfiguriert, relativ zueinander versetzbar zu sein, und in einem Düsenhalter 201 enthalten. Der Düsenhalter 201 besitzt eine Stirnseite 304, die als ein Federsitz für die Rückstellfeder 212 wirkt. Eine Vorbelastungskraft durch die Feder 210 wird während des Zusammenbaus durch einen Druckbetrag eines Federhalters 224, der an einem Innendurchmesser eines festen Kerns 207 befestigt ist, eingestellt.
In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist eine Magnetschaltung mit dem festen Kern 207, der Nadel 202, dem Düsenhalter 201 und einem Gehäuse 203 aufgebaut. Ein Spalt 301 ist zwischen der Nadel 202 und dem festen Kern 207 vorgesehen. Eine Magnetdrossel 211 ist in einem Abschnitt, der dem Spalt 301 des Düsenhalters 201 (der Außenumfangsseite des Spalts 301) entspricht, gebildet.
Das Solenoid 205 ist an der Außenumfangsseite des Düsenhalters 201 angebracht, während es um einen Spulenträger 204 gewickelt ist. Eine Stabführung 215 ist bei einer Position in der Nähe einer Vorderkante des Ventilkörpers 214 des Düsenhalters 201 auf der Seite des Ventilsitzes 218 befestigt. Mit dieser Konfiguration bewegt sich der Ventilkörper 214, während er in einer Ventilwellenrichtung (Vertikalrichtung in der Zeichnung) durch zwei Gleitorte, nämlich einen Ort, an dem der Kragen 303 des Ventilkörpers 214 und der feste Kern 207 gleiten und einen Ort, an dem der Ventilkörper 214 und die Stabführung 215 gleiten, geführt wird. Eine Mündung 216, in der der Ventilsitz 218 und ein Kraftstoffeinspritzloch 219 gebildet sind, ist am vorderen Ende des Düsenhalters 201 befestigt. Mit dieser Konfiguration gelangen das vordere Ende des Ventilkörpers 214 und der Ventilsitz 218 der Mündung 216 in Kontakt miteinander, wodurch sie eine Innenraum (einen Kraftstoffkanal) zwischen dem Düsenhalter 201 und dem Ventilkörper 214 abdichten (Ventilschließzustand).
Der Kraftstoff, der vom Kraftstoffleitungssystem 105 zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 geliefert wird, fließt durch ein Kraftstoffkanalloch 231 zu einer Seite des vorderen Endes des Ventilkörpers 214, wenn sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 im Ventilschließzustand befindet. Allerdings sind ein vorderer Endabschnitt des Ventilkörpers 214 auf der Seite des Ventilsitzes 218 und der Ventilsitz 218 miteinander in Kontakt und der Innenraum ist abgedichtet, derart, dass der Kraftstoff nicht durch das Kraftstoffeinspritzloch 219 der Mündung 219 zur Außenseite eingespritzt wird. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 im Ventilschließzustand befindet, wird ein Differenzdruck zwischen einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 214 aufgrund des Kraftstoffdrucks erzeugt und der Ventilkörper 214 wird durch eine Differenzdruckkraft, die durch Multiplizieren des Kraftstoffdrucks mit einer Druckaufnahmefläche bei einer Ventilsitzposition und einer Last der Feder 210 erhalten wird, in die Ventilschließrichtung gedrückt.
Wenn die Zufuhr des Stroms zum Solenoid 205 gestartet wird, während sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 im Ventilschließzustand befindet, wird ein Magnetfeld in der Magnetschaltung erzeugt, ein magnetischer Fluss verläuft zwischen dem festen Kern 207 und der Nadel 202 und eine magnetische Anziehungskraft wirkt auf die Nadel 202. Die Nadel 202 beginnt eine Verlagerung in Richtung des festen Kerns 207 zu einem Zeitpunkt, wenn die magnetische Anziehungskraft, die auf die Nadel 202 wirkt, eine Last der Differenzdruckkraft und der Feder 210 überschreitet. Nachdem der Ventilkörper 214 den Ventilöffnungsvorgang gestartet hat, bewegt sich die Nadel 202 derart, dass sie sich dem festen Kern 207 nähert, und stößt auf den festen Kern 207. Obwohl die Nadel 202 eine Reaktionskraft vom festen Kern 207 aufnimmt, um einen Abprallvorgang durchzuführen, nachdem die Nadel 202 mit dem festen Kern 207 auf diese Weise zusammenstößt, wird die Nadel 202 durch die magnetische Anziehungskraft, die auf die Nadel 202 wirkt, in den festen Kern 207 angezogen und stoppt schließlich, um den Ventilöffnungsvorgang abzuschließen. An dieser Stelle wirkt durch die Rückstellfeder 212 eine Kraft auf die Nadel 202 in Richtung des festen Kerns 207, derart, dass die Zeit, bis der Abprall konvergiert, verkürzt werden kann. Weil der Abprallvorgang klein ist, wird die Zeit, in der der Spalt zwischen der Nadel 202 und dem festen Kern 207 zunimmt, verkürzt und ein stabiler Betrieb kann selbst mit einer schmaleren Breite des Einspritzimpulses durchgeführt werden.
Die Nadel 202 und der Ventilkörper 214, die den Ventilöffnungsvorgang auf diese Weise beenden, stehen in einem Ventilöffnungszustand still. Im Ventilöffnungszustand ist der Spalt zwischen dem Ventilkörper 214 und dem Ventilsitz 218 gebildet und der Kraftstoff wird aus dem Kraftstoffeinspritzloch 219 eingespritzt. Der Kraftstoff, der durch das Kraftstoffkanalloch 231 zugeführt wird, durchläuft ein Zentrumsloch, das im festen Kern 207 gebildet ist, und ein untere Kraftstoffkanalloch 305, das in der Nadel 202 gebildet ist, und fließt in einer Stromabwärtsrichtung (die Seite des Kraftstoffeinspritzlochs 219).
Danach verschwindet, wenn die Speisung des Solenoids 205 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 unterbrochen wird, der magnetische Fluss, der in der Magnetschaltung erzeugt wird, und die magnetische Anziehungskraft verschwindet auch. Wenn die magnetische Anziehungskraft, die auf die Nadel 202 wirkt, auf diese Weise verschwindet, werden die Nadel 202 und der Ventilkörper 214 durch die Last der Feder 210 und den Differenzdruck zu einem Ventilschließzustand in Kontakt mit dem Ventilsitz 218 zurückgeschoben.
Auf diese Weise trennt sich dann, wenn der Ventilkörper 214 vom Ventilöffnungszustand zum Ventilschließzustand wechselt, die Nadel 202 vom Ventilkörper 214, um sich in die Ventilschließrichtung zu bewegen, nachdem der Ventilkörper 214 in Kontakt mit dem Ventilsitz 218 gelangt ist, und die Nadel 202 wird durch die Wirkung der Rückstellfeder 212 zu einer Ausgangsposition des Ventilschließzustands zurückgeführt, nachdem sie sich für einen bestimmten Zeitraum bewegt hat. Auf diese Weise kann dann, wenn sich die Nadel 202 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ventilkörper 214 den Ventilschließzustand erreicht, vom Ventilkörper 214 trennt, weil eine Masse zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilkörper 214 auf den Ventilsitz 218 stößt, um eine Masse der Nadel 202 verringert werden kann, die Kollisionsenergie verringert werden, wenn der Ventilkörper 214 mit dem Ventilsitz 218 kollidiert, und ein eine Bindung des Ventilkörpers 214, die durch die Kollision des Ventilkörpers 214 mit dem Ventilsitz 218 bewirkt wird, kann verhindert werden.
In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 der ersten Ausführungsform wird die relative Verlagerung zwischen dem Ventilkörper 214 und der Nadel 202 in einer kurzen Zeit zwischen dem Moment, wenn die Nadel 202 während des Ventilöffnens auf den festen Kern 207 trifft, und dem Moment, wenn der Ventilkörper 214 während des Ventilschließens auf den Ventilsitz 218 trifft, erzeugt, was das Verhindern der Bindung der Nadel 202 an den festen Kern 207 und der Bindung des Ventilkörpers an den Ventilsitz 218 ermöglicht.
Unten wird eine Konfiguration der ECU der ersten Ausführungsform beschrieben.
5 ist ein genaues Konfigurationsdiagramm der ECU der ersten Ausführungsform.
Die ECU 150 enthält die CPU 104 als ein Beispiel einer Erfassungseinheit, eines Einspritz-Controllers, eines Zünd-Controllers, eines Einlass-Controllers, eines Aufladungs-Controllers und einer Drehzahlerfassungseinheit und die Ansteuerschaltung 103. Die CPU 104 erfasst Sensorwerte von dem Drucksensor 102, der an einem Kraftstoffleistungssystem 105 stromaufwärts der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 angebracht ist, einem A/F-Sensor (Luftdurchflusssensor), der eine Menge von Luft, die in den Zylinder 108 strömt, misst, einem Sauerstoffsensor, der eine Sauerstoffkonzentration eines Abgaseses, das aus der Brennkammer 107 ausgestoßen wird, detektiert, einem Sensor wie z. B. eine Kurbelwinkelsensor, der ein Signal (Informationen) erfasst, das den Zustand der Kraftmaschine angibt, und dergleichen, berechnet einen Einspritzimpuls Ti (das heißt eine Entsprechung der Einspritzmenge) und den Einspritzzeitpunkt, um die Kraftstoffeinspritzmenge, die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu steuern, und gibt eine Einspritzimpulsbreite Ti über die Kommunikationsleitung 504 zu einer integrierten Ansteuerschaltung 502 der Ansteuerschaltung 103 aus. Die CPU 104 führt die Steuerung zum Zünden der Zündkerze 604 gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch.
Auf der Grundlage der Einspritzimpulsbreite Ti schaltet die integrierte Ansteuerschaltung 502 das Speisen und das Nicht-Speisen der Schaltelemente 505, 506, 507 um, um der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 den Ansteuerstrom zu liefern.
In der CPU 104 sind ein Register und ein Speicher installiert, um numerische Daten wie z. B. eine Berechnung der Einspritzimpulsbreite, die zur Kraftmaschinensteuerung nötig ist, zu speichern. Das Register und der Speicher können in einer Einheit mit Ausnahme der CPU 104 in der ECU 150 montiert sein.
Zum Beispiel sind die Schaltelemente 505, 506, 507 mit FETs oder Transistoren konstruiert. Die Schaltelemente 505, 506, 507 können zwischen der Speisung und der Nicht-Speisung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 umschalten.
Das Schaltelement 505 ist zwischen einer Hochspannungsleistungsversorgung (Spannungserhöhungsschaltung 514), die die Spannung ausgibt, die höher als eine niedrige Spannung (Batteriespannung) VB von einer Niederspannungsleistungsversorgung (z. B. eine Batterie), die in die Ansteuerschaltung 103 eingegeben wird, ist, und einem Anschluss (Hochspannungsanschluss) 590 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 auf einer Hochspannungsseite des Solenoids 205 verbunden. An dieser Stelle liegt der Spannungswert der Batteriespannung VB z. B. im Bereich von etwa 12 V bis etwa 14 V. Zum Beispiel ist eine erhöhte Spannung VH, die ein anfänglicher Spannungswert der Hochspannungsleistungsversorgung ist, 60 V und wird durch Erhöhen der Batteriespannung VB unter Verwendung der Spannungserhöhungsschaltung 514 erzeugt. Zum Beispiel kann die Spannungserhöhungsschaltung 514 mit einem Gleichstromumsetzer konstruiert oder mit einer Spule 530, einem Transistor 531, einer Diode 532 und einem Kondensator 533, wie in 5 dargestellt ist, konstruiert sein. Für die Spannungserhöhungsschaltung 514 in 5 fließt die Batteriespannung VB zur Seite eines Massepotentials 534, wenn der Transistor 531 eingeschaltet ist, und die Hochspannung, die in der Spule 530 erzeugt wird, wird durch die Diode 532 gleichgerichtet, um Ladung im Kondensator 533 anzusammeln, wenn der Transistor 531 ausgeschaltet ist. Bis die Spannung, die von der Spannungserhöhungsschaltung 514 ausgegeben wird, die erhöhte Spannung VH erreicht, wird der Transistor 531 wiederholt ein- und ausgeschaltet und die Spannung am Kondensator 533 wird erhöht. Der Transistor 531 ist mit der integrierten Ansteuerschaltung 502 oder der CPU 104 verbunden und das Ein- und Ausschalten des Transistors 531 wird durch die integrierte Ansteuerschaltung 502 oder die CPU 104 gesteuert. Die Spannung, die von der Spannungserhöhungsschaltung 514 ausgegeben wird, wird durch die integrierte Ansteuerschaltung 502 oder die CPU 104 detektiert.
Eine Diode 535 ist zwischen einem Hochspannungsanschluss 590 des Solenoids 205 und dem Schaltelement 505 derart vorgesehen, dass der Strom von der Hochspannungsversorgung in die Richtungen des Solenoids 205 und eines Massepotentials 515 fließt, und außerdem ist eine Diode 511 zwischen dem Hochspannungsanschluss 590 des Solenoids 205 und dem Schaltelement 507 derart vorgesehen, dass der Strom von der Batterie in die Richtungen des Solenoids 205 und des Massepotentials 515 fließt. Aus diesem Grund fließt, während das Schaltelement 506 gespeist wird, weil der Strom von der Batterie zum Massepotential 515 über das Schaltelement 506 fließt, der Strom nicht vom Massepotential 515 zu dem Solenoid 205, der Batterie und der Hochspannungsleistungsversorgung.
Das Schaltelement 507 ist zwischen der Niederspannungsleistungsversorgung (Batterie) und dem Hochspannungsanschluss 590 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 verbunden. Das Schaltelement 506 ist zwischen einem Anschluss 591 auf der Niederspannungsseite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Massepotential 515 verbunden. Die integrierte Ansteuerschaltung 502 detektiert den Stromwert, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 fließt, unter Verwendung von Stromdetektionswiderständen 508, 512, 513 und schaltet die Speisung und Nicht-Speisung der Schaltelemente 505, 506, 507 gemäß dem detektierten Stromwert um, um den gewünschten Ansteuerstrom zu erzeugen. Die Dioden 509 und 510 sind vorgesehen, um eine Sperrspannung an das Solenoid 205 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 anzulegen, um den Strom, der dem Solenoid 205 zugeführt wird, rasch zu verringern. Die CPU 104 kommuniziert über die Kommunikationsleitung 503 mit der integrierten Ansteuerschaltung 502 und kann den Ansteuerstrom, der durch die integrierte Ansteuerschaltung 502 erzeugt wird, abhängig vom Druck des Kraftstoffs, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, und den Betriebsbedingungen umschalten. Beide Enden jedes der Widerstände 508, 512, 513 sind mit einem A/D-Umsetzanschluss der integrierten Ansteuerschaltung 502 verbunden und die Spannung, die an beide Enden jedes der Widerstände 508, 512, 513 angelegt wird, kann durch die integrierte Ansteuerschaltung 502 detektiert werden.
Unten werden der Einspritzimpuls, der von der CPU 104 ausgegeben wird, die Ansteuerspannung an beiden Enden des Anschlusses im Solenoid 205 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101, der Ansteuerstrom (der Erregungsstrom) und der Verlagerungsbetrag des Ventilkörpers 214 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 (das Ventilverhalten) beschrieben.
4 ist eine Ansicht, die zeitliche Änderungen im üblichen Einspritzimpuls, eine Ansteuerspannung, einem Ansteuerstrom und einen Ventilkörperverlagerungsbetrag, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung angesteuert wird, darstellt.
Wenn der Einspritzimpuls (Ein) von der CPU 104 in die integrierte Ansteuerschaltung 502 eingegeben wird, speist die integrierte Ansteuerschaltung 502 die Schaltelemente 505, 506, legt eine Spannung 401 (die erhöhte Spannung VH, die durch die Spannungserhöhungsschaltung 514 erhöht wurde), die höher als die Batteriespannung ist, an das Solenoid 205 an und startet die Zufuhr des Stroms zum Solenoid 205. Die integrierte Ansteuerschaltung 502 stoppt das Anlegen der Hochspannung 401, wenn der Stromwert, der dem Solenoid 205 zugeführt wird, einen Spitzenstromwert I_peak, der vorab durch die CPU 104 festgelegt wurde, erreicht. Anschließend stoppt die integrierte Steuerschaltung 502 das Speisen des Schaltelements 505, des Schaltelements 506 und des Schaltelements 507. Als ein Ergebnis werden die Diode 509 und die Diode 510 durch eine gegenelektromotorische Kraft aufgrund einer Induktivität der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 gespeist, der Strom wird zur Seite der Hochspannungsleistungsversorgung (Spannungserhöhungsschaltung 514) zurückgeführt, und der Strom, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, wird ähnlich dem Strom 402 vom Spitzenstromwert I_peak rasch verringert. Das Schaltelement 506 kann während eines Übergangszeitraums vom Spitzenstromwert I_peak zu einem Strom 403 (Haltestrom) eingeschaltet werden. Folglich fließt der Strom, der durch die gegenelektromotorische Kraftenergie bewirkt wird, auf die Seite des Massepotentials 515, der Strom wird in der Schaltung regeneriert und die Spannung von nahezu 0 V wird an das Solenoid 205 angelegt, um den Strom sanft zu verringern.
Wenn der Stromwert kleiner als ein vorgegebener Stromwert 404 wird, speist die integrierte Ansteuerschaltung 502 das Schaltelement 506, um einen Schaltzeitraum zu setzen, in dem das Anlegen der Batteriespannung VB derart gesteuert wird, dass der vorgegebene Strom 403 durch Steuern der Speisung und der Nicht-Speisung des Schaltelements 507 aufrechterhalten wird. An dieser Stelle nimmt dann, wenn der Kraftstoffdruck, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, zunimmt, die Fluidkraft, die auf den Ventilkörper 214 wirkt, zu und die Zeit bis der Ventilkörper 214 einen Soll-Öffnungsgrad erreicht, wird verlängert. Als ein Ergebnis wird manchmal der Zeitpunkt, zu dem der Ventilkörper 214 die Soll-Öffnung erreicht, in Bezug auf die Zeit, zu der der Strom den Spitzenstrom I_peak erreicht, verzögert, jedoch nimmt außerdem die magnetische Anziehungskraft, die auf die Nadel 202 wirkt, rasch ab, wenn der Strom ähnlich dem Strom 402 rasch verringert wird. Aus diesem Grund wird ein Verhalten des Ventilkörpers 214 instabil und in einigen Fällen wird das Schließen des Ventils selbst während des Speisens gestartet. Wenn das Schaltelement 505 eingeschaltet wird, um den Strom während eines Übergangs vom Spitzenstrom I_peak zum Strom 403 sanft zu verringern, kann die Abnahme der magnetischen Anziehungskraft verhindert werden und die Stabilität des Ventilkörpers 214 beim hohen Kraftstoffdruck kann sichergestellt werden, um eine Schwankung der Einspritzmenge zu verhindern.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 wird durch ein derartiges Profil des Ansteuerstroms angesteuert. Zwischen dem Anlegen der Hochspannung 401 und dem Spitzenstromwert I_peak beginnen die Nadel 202 und der Ventilkörper 214 die Verlagerung zum Zeitpunkt t₄₁ und erreichen die Maximalhöhenposition. Zum Zeitpunkt t₄₂ , zu dem die Nadel 202 die Maximalhöhenposition erreicht, trifft die Nadel 202 auf den festen Kern 207, um den Bindungsvorgang zwischen der Nadel 202 und dem festen Kern 207 durchzuführen. Weil der Ventilkörper 214 konfiguriert ist, in Bezug auf die Nadel 202 relativ versetzbar zu sein, trennt sich der Ventilkörper 214 von der Nadel 202 und die Verlagerung des Ventilkörpers 214 überschreitet die Maximalhöhenposition. Anschließend steht die Nadel 202 durch die magnetische Anziehungskraft, die durch den Haltestrom 403 und die Kraft der Rückstellfeder 212 in der Ventilöffnungsrichtung erzeugt wird, bei der vorgegebenen Maximalhöhenposition still und der Ventilkörper 214 sitzt auf der Nadel 202 derart auf, dass er bei der Maximalhöhenposition stillsteht und den Ventilöffnungszustand erreicht.
Da die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein bewegliches Ventil enthält, in dem der Ventilkörper und die Nadel integriert sind, wird der Verlagerungsbetrag des Ventilkörpers nicht größer als die Maximalhöhenposition, jedoch weisen die Nadel und der Ventilkörper den gleichen Verlagerungsbetrag auf, nachdem der Ventilkörper die Maximalhöhenposition erreicht.
Unten werden eine Konfiguration im Zylinder der Kraftmaschine und ein Umfang der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform beschrieben.
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration im Zylinder der Kraftmaschine und den Umfang der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt. Die Kraftmaschine in 6 ist ein eine Kraftmaschine des zylinderinternen Typs mit Direkteinspritzung (eine Kraftmaschine mit Direkteinspritzung), die den Kraftstoff in den Zylinder 108 der Kraftmaschine direkt einspritzt. 6 ist eine Schnittansicht beim Zentrum im Zylinder 108 der Kraftmaschine und stellt einen Zustand dar, unmittelbar nachdem der Kraftstoff von der Vorderkante der Mündung 216 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird. In der Kraftmaschine mit Direkteinspritzung, die zwei Einlassventile 605 und zwei Auslassventile 610 enthält, sind in 6, obwohl das Einlassventil 605 und das Auslassventil 610 im Schnitt beim Zentrum des Zylinders der Kraftmaschine nicht sichtbar sind, zweckmäßigerweise das Einlassventil 605 und das Auslassventil 610 dargestellt.
Die Kraftmaschine enthält die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101, die Zündkerze 604, eine Einlassöffnung 607, eine Auslassöffnung 608, einen Kolben 609, das Einlassventil 605 und das Einlassventil 610.
Ein Hohlraum 606, der sich niedriger als das obere Ende des Kolbens 609 auf der Seite der Zündkerze 604 befindet, ist an der Oberflächen (Kronenoberfläche) des Kolbens 609 auf der Seite der Zündkerze 604 gebildet. Der Hohlraum 606 besitzt eine Funktion des vorübergehenden Enthaltens des Luft/Kraftstoff-Gemischs des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, und von Luft, die von der Einlassöffnung 607 aufgenommen wird. In der ersten Ausführungsform bezieht sich der Hohlraum 606 auf einen tiefsten Abschnitt vom oberen Ende (das am Weitesten von der Seite der Zündkerze 604 entfernt ist) in der Kronenoberfläche des Kolbens 609 auf der Seite der Zündkerze 604. Der Hohlraum 606 ist in dem Bereich gebildet, in dem eine Verlängerungslinie 618 in einer Hubrichtung (einer Gleitrichtung) des Kolbens 609 in einem Spalt 617, der ein Bereich ist, der eine Zündposition enthält, bei der ein Funke zwischen einer negativen Elektrode 612 und einer positiven Elektrode 613 der Zündkerze 604 erzeugt wird, in den Hohlraum 606 fällt. In der ersten Ausführungsform ist in der Richtung senkrecht zur Hubrichtung der Hohlraum 606 von der Seite der Einlassöffnung 607 (der linken Seite der Zeichnung) zu dem Bereich, der näher als der Schnittpunkt mit der Verlängerungslinie 618 in der Hubrichtung des Kolbens 609 am Spalt 617 auf der Seite der Auslassöffnung 608 (der rechten Seite in der Zeichnung) liegt, gebildet. Mit dieser Konfiguration befindet sich das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das im Hohlraum 606 enthalten ist, unmittelbar unter dem Spalt 617 (auf der Verlängerungslinie 618) der Zündkerze 604, derart, dass das Luft/KraftstoffGemisch im Hohlraum 606 durch die Zündung unter Verwendung der Zündkerze 604 durch Anheben des Luft/Kraftstoff-Gemischs im Hohlraum 606 auf die Seite der Zündkerze 604 wirksam verbrannt werden kann.
Eine Trennwand 602 des festen Typs, die einen Luftdurchfluss in einen oberen Kanal (erster Kanal) 620 und einen unteren Kanal (zweiter Kanal) 611 der Einlassöffnung 607 trennt, ist an der Einlassöffnung 607 angebracht und ein Ventil 601, das die Seite des unteren Kanals 611 öffnet und schließt (freigibt und blockiert), ist stromaufwärts des unteren Kanals 611 vorgesehen. Das Ventil 601 ist derart konfiguriert, dass es das Öffnen des Ventils und das Schließen des Ventils unter der Steuerung der CPU 104 steuern kann. 6 stellt einen Zustand dar, in dem das Ventil 601 geschlossen ist.
Unten wird ein Teil der Konfiguration in Bezug auf den Einlass und den Auslass in der Kraftmaschine beschrieben.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das Teile eines Einlasssystems und eines Auslasssystems der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt.
Luft wird von der Einlassöffnung (die nicht dargestellt ist) durch einen Luftfilter 701, eine Aufladungskammer 704, einen Ladeluftkühler 705, eine Drosselklappe 706 und die Einlassöffnung 607 in die Brennkammer 107 der Kraftmaschine aufgenommen. Der Luftfilter 701 entfernt Staub aus der aufgenommenen Luft.
Als ein Ergebnis wird ein Verschleiß des Inneren der Kraftmaschine aufgrund des Aufnehmens des Staubs in die Kraftmaschine verhindert.
In der Aufladungskammer 704 ist ein Kompressor 702 vorgesehen. Der Kompressor 702 enthält einen Verdichter 702A, der die Luft auf der Einlassseite verdichtet, eine Turbine 702B, die auf der Auslassseite angeordnet ist und durch Strom von Abgas gedreht wird, einen Verdichter 702A und eine Welle 707, die mit der Turbine 702B verbunden ist. Im Kompressor 702 wird die Turbine 702B gemäß der Durchflussmenge des Abgases gedreht und der Verdichter 702A wird über die Welle 707 gedreht. Als ein Ergebnis wird die Luft, die den Luftfilter 701 durchläuft, durch die Drehung des Verdichters 702A verdichtet und strömt auf die Seite des Ladeluftkühlers 705. Als ein Ergebnis kann die Menge von Luft, die in die Brennkammer 107 der Kraftmaschine strömt, erhöht werden und die Ausgabe der Kraftmaschine kann verbessert werden. Weil die Luft, die die Aufladungskammer 704 durchläuft, durch den Verdichter 702A verdichtet wird, steigt die Temperatur der Luft.
Der Ladeluftkühler 705 kühlt die Luft, in der die Temperatur aufgrund des Verdichtens durch den Verdichter 702A ansteigt. Die Drosselklappe 706 passt die Menge von Luft, die in die Brennkammer 107 der Kraftmaschine aufgenommen wird, an. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 706 wird durch die ECU 150 auf der Grundlage des Öffnungsgrads eines Fahrpedals (das nicht dargestellt ist) und dergleichen gesteuert.
Das Einlassventil 605 ist in der Einlassöffnung 607 vorgesehen und die Luft strömt in die Brennkammer 107 der Kraftmaschine durch Öffnen des Einlassventils 605 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist derart in der Kraftmaschine angeordnet, dass sie den Kraftstoff aus der Richtung einspritzt, die die Hubrichtung des Kolbens 609 auf der Seite der Einlassöffnung 607 zur Brennkammer 107 scheidet.
In der Brennkammer 107 der Kraftmaschine werden die einströmende Luft und der Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, gemischt, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden, und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird durch die Zündung unter Verwendung der Zündkerze 604 verbrannt. Die Kraft, die durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, wird über den Kolben 609 und eine Kurbelstange 710 zu einer Kurbelwelle (die nicht dargestellt ist) übertragen.
Das Abgas, das durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 107 erzeugt wird, durchläuft die Auslassöffnung 608, um die Turbine 702B des Kompressors 702 zu drehen, wenn das Auslassventil 610 während eines Arbeitshubs offen ist. Das Abgas, das die Turbine 720B dreht, durchläuft einen Katalysator 703 und wird zur Außenseite ausgestoßen. Der Katalysator 703 ist ein Dreiwegekatalysator, der einen Katalysator besitzt, der z. B. aus Palladium, Rhodium und Platin hergestellt ist, und HC, NOx und CO (Kohlenmonoxid), die im Abgas enthalten sind, werden durch Reduzieren oder Oxidieren von HC, NOx und CO unter Verwendung des Katalysators entfernt. Weil der Katalysator 703 bei einer niedrigen Temperatur eine niedrige Reduzierfähigkeit besitzt, ist ein Aufwärmen erforderlich, um die Temperatur des Katalysators früh, unmittelbar nachdem die Kraftmaschine gestartet worden ist, aufzuwärmen.
Unten wird das Steuern des üblichen Einspritzzeitpunkts während des Kraftmaschinenbetriebs beschrieben.
8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem üblichen Kurbelwinkel und einem Einspritzzeitpunkt während des Kraftmaschinenbetriebs darstellt. In 8 gibt eine horizontale Achse einen Winkel (einen Kurbelwinkel) der Kurbelwelle an und gibt eine vertikale Achse einen Hubbetrag des Einlassventils, eine Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 und ein Taumeln an. In 8 ist der Hubbetrag des Einlassventils 605 durch eine gepunktete Linie angegeben, der Durchschnittswert der Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine ist durch eine unterbrochene Linie angegeben und das Taumeln in der Brennkammer 107 ist durch eine durchgezogene Linie angegeben. Beim Kurbelwinkel ist ein TDC (oberer Totpunkt) eines Einlasshubs zu -360 Grad gesetzt, ein BDC (unterer Totpunkt) ist zu -180 Grad gesetzt und der TDC eines Kompressionshubs ist zu 0 Grad gesetzt.
Die ECU 150 beginnt das Öffnen des Einlassventils 605 und nimmt die Luft in die Brennkammer 107 zu einem Zeitpunkt t81, zu dem der Kolben 609 den TDC erreicht und unmittelbar vor dem oder zum selben Zeitpunkt, wie das Schließen des Auslassventils 610, auf.
Anschließend führt die ECU 150 das Einspritzen in einem Einlasshub 802 zum Zeitpunkt t82 (Kurbelwinkel von -300 Grad) durch, bis das Einlassventil 605 das Öffnen beginnt und den Maximalhub erreicht.
Anschließend erreicht der Kolben 609 den BDC und tritt in einen Kompressionshub 803 ein und die ECU 150 führt das Einspritzen im Kompressionshub zum Zeitpunkt t83 (Kurbelwinkel von -60 Grad) durch, bevor der Kolben 609 den TDC erreicht.
Anschließend führt zum Zeitpunkt t84, nachdem der Kolben 609 den TDC erreicht, die ECU 150 die Zündung unter Verwendung der Zündkerze 604 durch und zündet und verbrennt das Luft/Kraftstoff-Gemisch.
An dieser Stelle ist es denkbar, die Einspritzmenge im Kompressionshub 803 zu erhöhen, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch um die Elektrode der Zündkerze 604 zum Zündzeitpunkt t84 sicherzustellen. Allerdings kann im Kompressionshub 803 aufgrund eines engen Abstands zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 manchmal der Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, am Kolben 609 haften, derart, dass HC und PN zunehmen.
Unten wird der Zustand des Sprühnebels, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 der ersten Ausführungsform eingespritzt wird, beschrieben.
9 ist eine Projektionsansicht, die den Kraftstoffsprühnebel darstellt, der aus der Mündung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, wenn sie der Richtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem Schnitt A-A" von 6 zugewandt ist.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Mehrfachlochtyps, die mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher enthält. Zum Beispiel enthält die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 insgesamt sechs Kraftstoffeinspritzlöcher eines Kraftstoffeinspritzlochs, das einen Sprühnebel D1, der zur Zündkerze 604 gerichtet ist, bildet, zwei Kraftstoffeinspritzlöcher, die Sprühnebel D2, D6 bilden, die in der Richtung in der Nähe des Einlassventils 605 eingespritzt werden, und drei Kraftstoffeinspritzlöcher, die Sprühnebel D3, D4, D5 bilden, die zur Seite des Kolbens 609 gerichtet sind.
Der Sprühnebel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 verwendet ein Konzept als Grundlage, dass der Sprühnebel D4 in den Hohlraum 606 gegeben wird, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das das hohe Äquivalenzverhältnis aufweist, in einer Nähe der Zündkerze 604 beim Einspritzen von Kraftstoff des Kompressionshubs zu bilden. Die Sprühnebel D1, D2, D6 können abhängig von einer Abmessung des Hohlraums 606 und des Einspritzzeitpunkts in den Hohlraum 606 gegeben werden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 der ersten Ausführungsform kann derart konfiguriert sein, dass die Durchflussmengen der Sprühnebel D3, D4, D5, die in die Richtung des Kolbens 609 gerichtet sind, kleiner als die der Sprühnebel D1, D2, D6 sind. Mit dieser Konfiguration kann, selbst wenn der Kraftstoff während des Kompressionshubs eingespritzt wird, die Kraftstoffanhaftung am Kolben 609 verhindert werden, um PN und HC zu verringern. Speziell kann z. B. der Durchmesser der Kraftstoffeinspritzlöcher verringert werden, derart, dass eine Schnittfläche des Kraftstoffeinspritzlochs in jedem der Sprühnebel D3, D4, D5 kleiner als die des Kraftstoffeinspritzlochs in jedem der Sprühnebel D1, D2, D6 ist.
Nachfolgend wird unten der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens hoch ist (der Kraftstoffdruck ist größer oder gleich einem vorgegebenen Soll-Kraftstoffdruck), in der ersten Ausführungsform beschrieben.
10 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens hoch ist, in der ersten Ausführungsform darstellt. In 10 gibt die horizontale Achse den Kurbelwinkel an und gibt die vertikale Achse den Hubbetrag des Einlassventils, einen Durchschnittswert der Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 und das Taumeln an. In 10 ist der Hubbetrag des Einlassventils 605 durch die gepunktete Linie angegeben, der Durchschnittswert der Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine ist durch die unterbrochene Linie angegeben und das Taumeln in der Brennkammer 107 ist durch eine durchgezogene Linie angegeben. Beim Kurbelwinkel ist ein TDC (oberer Totpunkt) eines Einlasshubs zu -360 Grad gesetzt, ein BDC (unterer Totpunkt) ist zu -180 Grad gesetzt und der TDC eines Kompressionshubs ist zu 0 Grad gesetzt. Beim Taumeln ist die dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung zu positiv gesetzt und die Richtung im Uhrzeigersinn ist zu negativ gesetzt.
11 ist eine Ansicht, die einen Geschwindigkeitsvektor des Luftstroms im Zylinder der Kraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellt. 11(a) stellt den Geschwindigkeitsvektor des Luftstroms zum Zeitpunkt t108 dar, zu dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine das Maximum erreicht, und 11(b) stellt den Geschwindigkeitsvektor des Luftstroms zum Zeitpunkt t110 dar, zu dem das Taumeln (Betrag) das Maximum erreicht.
An dieser Stelle kann die ECU 150 z. B. bestimmen, ob der Katalysator sich im Aufwärmen befindet, auf der Grundlage darauf, ob eine vorgegebene Bedingung, die das Katalysatoraufwärmen durchführt, erfüllt ist, wie z. B. die Bedingung, dass eine seit dem Kraftmaschinenstart verstrichene Zeit in eine vorgegebene Zeit fällt, oder die Bedingung, dass die Temperatur des Katalysators 703 niedriger oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist.
Wenn der Katalysator sich im Aufwärmen befindet, während der Kraftstoffdruck höher als der Soll-Kraftstoffdruck ist, steuert die ECU 150 die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 derart, dass das Einspritzen von Kraftstoff mindestens einmal durchgeführt wird, wenn der Kolben 609 in einem Einlasshub 1002 vom TDC zum BDC übergeht. Das Einspritzen von Kraftstoff im Einlasshub 1002 ist das Einspritzen zum Erstellen des homogenen Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 107 des Kolbens 609. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt t102 wird bevorzugt zwischen dem Zeitpunkt t101, zu dem das Einlassventil 605 das Öffnen beginnt, und dem Zeitpunkt t103, zu dem das Einlassventil 606 einen Maximalhub 1001 erreicht, gesetzt.
Beim Einspritzen von Kraftstoff im Einlasshub 1002 bewegt sich der Kolben 609 zum BDC und der Abstand zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 ist länger als der im Kompressionshub 1003. Allerdings tendiert der eingespritzte Kraftstoff, an einer Bohrungswandfläche zu haften, weil die Einspritzmenge größer als die im Kompressionshub 1003 ist.
Das Kraftstoffteilverhältnis zwischen dem Einlasshub 1002 und dem Kompressionshub 1003 ist bevorzugt z. B. zu etwa 6 : 4, etwa 7 : 3 und etwa 8 : 2 gesetzt, derart, dass die Kraftstoffeinspritzmenge im Einlasshub 1002 erhöht ist.
Der Zeitpunkt, zu dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit von Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine das Maximum erreicht, wird abhängig von einer Öffnungsgeschwindigkeit des Einlassventils 605 bestimmt und die Verwirbelungsgeschwindigkeit wird maximal zum Zeitpunkt t108, zu dem die Schnittfläche des Einlassventils 615 zunimmt, nachdem das Einlassventil 605 das Öffnen zum Zeitpunkt t101 begonnen hat. Allerdings ist, wie in 11(a) dargestellt ist, zum Zeitpunkt t108 die Position des Kolbens 609 nahe bei TDC und der vertikale Abstand in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine ist klein, derart, dass das Taumeln, das ein Vertikalwirbel ist, klein oder nicht gebildet wird. Das Taumeln wird zum Zeitpunkt t110 nach dem Zeitpunkt t109 (Kurbelwinkel von -270 Grad) zwischen dem TDC und dem BDC im Einlasshub 1002 maximal, wobei die Geschwindigkeit des Kolbens 605 das Maximum erreicht. Wie in 11(b) dargestellt ist, besitzt das Taumeln 1101 zum Zeitpunkt t110 die stärkste Strömung im Uhrzeigersinn.
Die ECU 150 legt den Einspritzzeitpunkt 1102 des Einlasshubs 1002 derart fest, dass ein Zeitraum 1007 (der im Folgenden als ein Einspritzzeitraum bezeichnet wird) vom Zeitpunkt t102, zu dem das Einspritzen 1004 des Einlasshubs 1002 beginnt, zum Zeitpunkt t104, zu dem das Einspritzen endet, mit dem Zeitpunkt t110, zu dem das Taumeln das Maximum erreicht, überlappt. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird beim Taumeln eingefangen, indem das Einspritzen des Kraftstoffs während des starken Taumelns derart durchgeführt wird, dass die Kraftstoffanhaftung an der Zylinderwandfläche 614 verhindert werden kann, um HC und PN im Abgas zu verringern, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmenge im Einlasshub 1002 erhöht wird.
Wie oben beschrieben wurde, setzt die ECU 150, weil der Zeitpunkt t110, zu dem das Taumeln das Maximum erreicht, nach dem Zeitpunkt t109, zu dem die Geschwindigkeit des Kolbens 609 das Maximum (ein Kurbelwinkel von - 270 Grad) erreicht, und vor dem Zeitpunkt t103, zu dem der Hubbetrag des Einlassventils 605 das Maximum erreicht, auftritt, den Einspritzzeitpunkt t102 derart, dass mindestens ein Teil des Einspritzzeitraums 1007 des Einlasshubs 1002 mit dem Zeitraum 1008 nach dem Kurbelwinkel von -270 Grad, in dem der Hubbetrag des Einlassventils 605 das Maximum erreicht, überlappt. An dieser Stelle erfasst die ECU 150 den Sensorwert (Kurbelwinkelinformationen) von einem Kurbelwinkelsensor, der an der Kurbelwelle (die nicht dargestellt ist) angebracht ist, derart, dass die ECU 150 den Zeitraum 1008 zum Setzen des Einspritzzeitpunkts t102 auf der Grundlage der Kurbelwinkelinformationen berechnen kann.
Selbst wenn der Zeitpunkt t101, zu dem das Einlassventil 605 das Öffnen beginnt, sich abhängig von der Kraftmaschinendrehzahl, den Betriebsbedingungen und dergleichen ändert, kann der Einspritzzeitpunkt t102 im Einlasshub 1002 durch Steuern des Einspritzzeitpunkts des Einspritzens des Kraftstoffs im Einlasshub 1002 auf diese Weise geeignet eingestellt werden. Als ein Ergebnis kann das Kraftstoffanhaften an der Zylinderwandfläche 614 verhindert werden, um den Effekt, der PN und HC verringert, zu verstärken.
Unten wird die Mündung 216 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 beschrieben.
22 ist eine vergrößerte Ansicht, die die Mündung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt. 23 ist eine Schnittansicht, die die Mündung in einem Schnitt B-B' von 22 darstellt.
Sechs Kraftstoffeinspritzlöcher, nämlich die Kraftstoffeinspritzlöcher 2301, 2302, 2303, 2304, 2305 und 2306 sind in der Mündung 216 gebildet. Die Sprühnebel, die aus den Kraftstoffeinspritzlöchern eingespritzt werden, entsprechen den Sprühnebeln D1, D2, D3, D4, D5 und D6 in 9. Die Kraftstoffeinspritzlöcher 2301, 2302, 2306 entsprechen dem ersten Kraftstoffeinspritzloch und die Kraftstoffeinspritzlöcher 2303, 2304, 2305 entsprechen dem zweiten Kraftstoffeinspritzloch.
In der Brennkammer 107 der ersten Ausführungsform strömt die Luft, die im oberen Kanal 620 der Einlassöffnung 607 aufgenommen wird, durch Schließen der Trennwand 602 und des Ventils 601 in 6, und das Taumeln 1101, das heißt ein Luftstrom im Uhrzeigersinn, wird in der Brennkammer 107 gebildet. Aus diesem Grund treibt das Luft/Kraftstoffgemisch, das den eingespritzten Sprühnebel enthält, einfach auf dem Strom, indem die Durchflussmengen der Sprühnebel D1, D2, D6, die in der Taumelrichtung eingespritzt werden, größer als die Durchflussmengen der Sprühnebel D3, D4, D5, die in der Kolbenrichtung eingespritzt werden, eingestellt werden, und die Kraftstoffanhaftung am Kolben 609 oder an der Zylinderwandfläche 614 im Einlasshub 1002 kann verhindert werden, um den Effekt, der HC verringert, zu verstärken.
An dieser Stelle ist eine Kraftstoffeinspritzmenge Q, die aus dem Kraftstoffeinspritzloch eingespritzt wird, durch die folgende Gleichung (1) gegeben, wobei Ao die Schnittfläche des Kraftstoffeinspritzlochst ist und V die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs bei der Auslassöffnung des Kraftstoffeinspritzlochs ist.
$Q = Ao \cdot V$
Gemäß Gleichung (1) kann die Kraftstoffeinspritzmenge durch Verringern der Schnittfläche Ao verringert werden, nämlich durch Verringern des Durchmessers des Kraftstoffeinspritzlochs, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann durch Vergrößern der Schnittfläche Ao vergrößert werden, nämlich durch Vergrößern des Durchmessers des Kraftstoffeinspritzlochs.
Somit können, um die Durchflussmengen der Sprühnebel D1, D2, D6 größer als die Durchflussmengen der Sprühnebel D3, D4, D5 zu vergrößern, die Innendurchmesser der Kraftstoffeinspritzlöcher 2301, 2302, 2306 (z. B. der Innendurchmesser 2311 des Kraftstoffeinspritzlochs 2301 (23)) derart konfiguriert werden, dass sie größer als die Innendurchmesser der Kraftstoffeinspritzlöcher 2303, 2304, 2305 (z. B. der Innendurchmesser 2314 des Kraftstoffeinspritzlochs 2304 (siehe 23)) sind.
In den Sprühnebeln D1, D2, D6 werden die Sprühnebel D2, D6 in der Richtung näher am Einlassventil 605 als der Sprühnebel D1 eingespritzt und sind für den Strom mehr empfänglich, derart, dass die Kraftstoffeinspritzmengen der Sprühnebel D2, D6 größer als die Kraftstoffeinspritzmenge des Sprühnebels D1 vergrößert werden können. Um diese Konfiguration bereitzustellen, können die Schnittflächen der Kraftstoffeinspritzlöcher 2302, 2306 der Sprühnebel D2, D6 größer als die Schnittfläche des Kraftstoffeinspritzlochs 2301 des Sprühnebels D1 vergrößert werden.
Mit dieser Konfiguration werden selbst unter der Bedingung, dass das Ventil 601 geschlossen ist, um den Strom zu erhöhen, die Sprühnebel D2, D6 nicht leicht durch den Strom beeinflusst und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird einfach gebildet. Als ein Ergebnis kann die Homogenität des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine verbessert werden und der Effekt, der NOx verringert, kann erhalten werden.
Während des Aufwärmens des Katalysators wird die Verbrennung manchmal instabil, weil der Zündzeitpunkt verzögert ist. In diesem Fall wird die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine zum Zündzeitpunkt sichergestellt, um die Abnahme der Verbrennungsgeschwindigkeit durch Schließen des Ventils 601 zu verhindern, was die stabile Verbrennung ermöglicht. Somit kann die ECU 150 während des Katalysatoraufwärmens die Steuerung durchführen, um das Ventil 601 zu schließen.
Die Sprühnebel D1, D2, D6 können eine Sprüheindringkraft besitzen, nämlich eine Reichweite (die als Eindringen bezeichnet wird), die kürzer als die der Sprühnebel D3, D4, D5 ist. Zu diesem Zweck wird der Bohrungsdurchmesser (der Innendurchmesser) des Zylinders 108, nämlich der Außendurchmesser des Kolbens 609, verringert und der Hub des Kolbens 609 wird vergrößert, wodurch die Geschwindigkeit des Kolbens 609 erhöht wird, um einen Zusammenbruch des Taumelns im Kompressionshub zu begünstigen. Der Kraftstoff, der durch das Einspritzen 1004 im Einlasshub 1002 eingespritzt wird, haftet leicht an der Zylinderwandfläche 614, wenn der Bohrungsdurchmesser des Zylinders 108 verringert wird, derart, dass der Effekt, der das Kraftstoffanhaften im Einlasshub 1002 verhindert, um HC und PN zu verringern, durch Verkürzen der Reichweiten der Sprühnebel D1, D2, D6 im Vergleich mit den Reichweiten der Sprühnebel D3, D4, D5 verstärkt wird.
Zum Beispiel ist die Konfiguration der Sprühnebel D1, D2, D3, D4 D5, D6 der ersten Ausführungsform besonders wirksam, wenn sie für eine Langhubkraftmaschine angewendet wird, in der ein Verhältnis der Bohrung zum Hub größer als 1,0 ist. Selbst wenn der Kraftstoff im Kompressionshub 1003 eingespritzt wird, sind die Einspritzmengen der Sprühnebel D3, D4, D5 kleiner als die Einspritzmengen der Sprühnebel D1, D2, D6, derart, dass die Wirkung, die das Kraftstoffanhaften am Kolben 609 verhindert erhalten wird. Zum Beispiel wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines spitz zulaufenden Abschnitts auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Kraftstoffeinspritzlöcher 2303, 2304, 2305 der Sprühnebel D3, D4, D5 als ein Verfahren zum Verkürzen des Eindringens der Sprühnebel D1, D2, D6 statt der Sprühnebel D3, D4, D5 angewendet. Wie in 23 dargestellt ist, kann speziell durch Bereitstellen eines spitz zulaufenden Abschnitts 2424 auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Kraftstoffeinspritzlochs 2304 eine Kraftstofftrennung verhindert werden, wenn der Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzloch in einer Eingangsfläche 2434 des Kraftstoffeinspritzlochs 2304 eintritt, und das Eindringen kann durch Homogenisieren einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einer Sprühnebelauslassfläche verringert werden.
Die Reichweite des Sprühnebels D4 kann kürzer als die Reichweite des Sprühnebels D3, D5 eingestellt werden, weil der Sprühnebel D4 in einer geometrischen Entfernung zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 kürzer als der Sprühnebel D3, D5 ist. Auf diese Weise kann das Kraftstoffanhaften an den Kolben 609 verhindert werden, um den Effekt, der HC und PN verringert, zu erhöhen, der Kraftstoff wird einfach im gesamten Raum der Brennkammer 107 verbreitet, indem die Reichweite der Sprühnebel D3, D5 sichergestellt wird, und die Homogenität des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann verbessert werden, um die Erzeugung von NOx zu verringern.
Die Reichweite des Sprühnebels D1 kann kürzer als die der Sprühnebel D2, D6 eingestellt werden.
Der Sprühnebel D1 ist in der geometrischen Entfernung zur Zylinderwandfläche 614 kürzer als die Sprühnebel D2, D6 und der Sprühnebel D1 ist weiter vom Einlassventil 605 entfernt als die Sprühnebel D2, D6, derart, dass der Sprühnebel D1 durch den Strom kaum beeinflusst wird. Somit wird, wenn das Einspritzen im Einlasshub 1002 durchgeführt wird, die Reichweite des Sprühnebels D1 im Vergleich zu den Sprühnebeln D2, D6 verkürzt, wodurch die Kraftstoffanhaftung an der Zylinderwandfläche 614 des Sprühnebels verhindert wird, um den Effekt zu verstärken, der HC und PN verringert.
Die Konfiguration der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist effektiver für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an der Seite der Zylinderwandfläche 614 angebracht ist, nämlich der Fall, in dem auf die seitliche Einspritzung abgezielt wird, wie in 6 dargestellt ist. Dies wird dem folgenden Grund zugeschrieben. Das heißt, für die zentrale Einspritzung, bei der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 in der Nähe der Zündkerze 604 konfiguriert ist, kann das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode der Zündkerze sichergestellt werden, wenn der Kraftstoff unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt eingespritzt wird. Andererseits erscheint für die seitliche Einspritzung, weil die geometrische Entfernung zwischen der positiven Elektrode 613 und der negativen Elektrode 612 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und der Zündkerze 604 länger als im Fall der zentralen Einspritzung ist, der Effekt, der die Kraftstoffeinspritzung des Kompressionshubs in mindestens zwei Zeiten teilt, deutlich, wie später genau beschrieben wird.
Unten wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung im Kompressionshub, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens hoch ist, unter Bezugnahme auf 10 und 12 beschrieben.
12 ist eine Ansicht, die eine Verteilung eines Äquivalenzverhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer der Kraftmaschine zum Zeitpunkt jedes Kurbelwinkels in der ersten Ausführungsform darstellt. In 12 ist die Verteilung des Äquivalenzverhältnisses in der Brennkammer 107 bei Kurbelwinkeln von -70, -55, -40, -10, +20 Grad ATDC (nach dem TDC) durch eine Konturlinie dargestellt. In 12 wird der Wert des Äquivalenzverhältnisses auf der Konturlinie angezeigt.
Die ECU 150 setzt mindestens ein zweifaches Einspritzen, nämlich das Einspritzen 1005 zum ersten Mal (das Einspritzen (in der ersten Ausführungsform zweimal vor) vor dem Einspritzen unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt) des Kompressionshubs 1003 und ein Einspritzen 1006 zum zweiten Mal (das Einspritzen unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt), als das Einspritzen von Kraftstoff im Kompressionshub 1003. In der ersten Ausführungsform setzt die ECU 150 z. B. das Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 zum Zeitpunkt t105 (-60 Grad) und setzt das Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 zum Zeitpunkt t106 (-40 Grad).
Das Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 (das Einspritzen vor dem Einspritzen unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt t107) wirkt, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch 1201 im Hohlraum 606 des Kolbens 609 zu bilden, und das Einspritzen 1006 zum zweiten Mal (das Einspritzen unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt t107) wirkt, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch 1201, das im Hohlraum 606 gebildet ist, zur Seite der negativen Elektrode 612 der Zündkerze 604 zu heben.
Wie in 12 dargestellt ist, wird dann, wenn eine Achse eines Schwerpunkts des Sprühnebels D1 zu einer Schwerpunktsachse 1203 gesetzt ist und wenn eine Achse eines Schwerpunkts des Sprühnebels D4 zu einer Schwerpunktsachse 1204 gesetzt ist, die Durchflussmenge des Sprühnebels D4 aufgrund eines Scherwiderstands mit der Wandfläche (Oberseite) des Kolbens 609 verringert, weil die Schwerpunktsachse 1204 nahe am Hohlraum 606 liegt, wohingegen die Durchflussmenge des Sprühnebels D1 im Vergleich mit dem Sprühnebel D4 erhalten bleibt, weil die Schwerpunktsachse 1203 die lange Entfernung von der Wandfläche (Oberseite) des Kolbens 609 besitzt und der Scherwiderstand gering ist. Das heißt, die Sprühnebeldurchflussmenge des Sprühnebels D1 ist höher als die des Sprühnebels D4, derart, dass eine Druckdifferenz in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine erzeugt wird, um das Luft/Kraftstoffgemisch 1201, das im Hohlraum 606 durch das Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 gebildet wird, in Richtung der negativen Elektrode 612 nach oben zu schieben. Als ein Ergebnis kann selbst bei der kleinen Einspritzmenge das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das fetter als ein theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, um die negative Elektrode 612 und die positive Elektrode 613 (Spalt 617) der Zündkerze 604 zum Zündzeitpunkt t107 gebildet werden und die Zündung zum Zündzeitpunkt, der vom TDC verzögert ist, kann stabil durchgeführt werden.
Die ECU 150 kann das Setzen derart durchführen, dass die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1005 zum ersten Mal und des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1004 zum ersten Mal im Einlasshub 1002 ist. Im Einlasshub 1002 ist die geometrische Entfernung zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 im Vergleich zum Kompressionshub 1003 lang und das Taumeln in der Brennkammer 107 ist stark, derart, dass der eingespritzte Kraftstoff einfach strömt und kaum an der Zylinderwandfläche 614 oder der Wandfläche des Kolbens 609 haftet. Andererseits haftet der eingespritzte Kraftstoff im Kompressionshub 1003 leicht am Kolben 609, weil der Abstand zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 klein ist. Somit wird durch Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge im Einlasshub 1002 statt im Kompressionshub 1003 das Äquivalenzverhältnis in der Brennkammer 107 leicht zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt und die Kraftstoffanhaftung beim Kraftstoffeinspritzen im Kompressionshub 1002 kann verhindert werden, um HC und PN zu verringern.
Die ECU 150 setzt den Einspritzzeitpunkt des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 zum Zeitpunkt vor dem Zündzeitpunkt t107 und vor dem TDC des Kompressionshubs 1003. Wenn der Differenzdruck in der Brennkammer 107 erzeugt wird, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch nach dem Einspritzen von Kraftstoff anzuheben, wird eine Zeitverzögerung aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Sprühnebels und der Verzögerung des Öffnens des Ventilkörpers 214 erzeugt, derart, dass das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch sicher um die Zündkerze 604 zum Zündzeitpunkt t107 gebildet werden kann, indem der Einspritzzeitpunkt t106 des Einspritzens zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 (das Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107) gesetzt wird. Als ein Ergebnis wird die Verbrennungsstabilität verbessert, kann der Zündverzögerungsbetrag erhöht werden und kann der Effekt, der HC verringert, der mit dem frühen Temperaturanstieg (Verkürzen der Aufwärmzeit) des Katalysators 703 verbunden ist, verstärkt werden.
Zum Beispiel kann der Zündverzögerungsbetrag im Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 (siehe 13) z. B. in einer NA-Kraftmaschinenkonfiguration (Saugkraftmaschinekonfiguration) ohne Kompressor zu 10 Grad oder mehr gesetzt werden und der Zündverzögerungsbetrag kann in einer Kraftmaschinenkonfiguration mit dem Kompressor 702 zu 15 Grad oder mehr gesetzt werden. Wenn der Kompressor 702 vorliegt, steigt die Masse des Abgassystems von der Brennkammer 107 zum Katalysator 703 an und es ist erforderlich, die Abgastemperatur höher als NA zu erhöhen. In der Konfiguration mit dem Kompressor 702 ist z. B. als ein tatsächlicher Messwert zum Abdecken der Abgasvorschriften eines SULEV (Fahrzeug mit super-ultra-niedrigen Emissionen) 30 in Nordamerika der Zündverzögerungsbetrag auf 15 Grad oder mehr gesetzt, was ermöglicht, dass die Temperatur des Katalysators 703 sicher erhöht werden kann, um HC zu verringern, selbst wenn die Masse des Abgassystems erhöht wird.
Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge im Einspritzen 1005 zum ersten Mal und im Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 können derart festgelegt werden, dass das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode der Zündkerze 604 höher als das durchschnittliche Äquivalenzverhältnis in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine ist. Wenn das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode der Zündkerze 604 höher als das durchschnittliche Äquivalenzverhältnis in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine ist, kann da Luft/Kraftstoff-Gemisch sicher gezündet werden, die Verbrennungsstabilität kann verbessert werden und der Zündverzögerungsbetrag kann erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die Zeit, bis die Temperatur des Katalysators 703 angehoben ist, verkürzt werden und der Effekt, der HC verringert, kann verstärkt werden.
Wenn der Druck des Kraftstoffs, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, nämlich der Kraftstoffdruck im Kraftstoffleitungssystem 105 hoch ist, kann die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 eingestellt werden. Weil das Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 durchgeführt wird, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch im Hohlraum 606 zu bilden, ist es nötig, die Kraftstoffeinspritzmenge einer bestimmten Menge oder mehr einzuspritzen. Andererseits wird das Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 durchgeführt, um den Differenzdruck in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine zu erzeugen. Somit ist es lediglich nötig, die Durchflussmenge des Sprühnebels im Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 sicherzustellen. Aus diesem Grund kann die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 sein. Selbst in diesem Fall kann das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode der Zündkerze 604 erhöht werden. Im Kompressionshub 1003 wird die Entfernung zwischen der Kraftstoffeispritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 näher, während der Kolben 609 sich dem TDC nähert, derart, dass der eingespritzte Sprühnebel leicht an der Kronenfläche des Kolbens 609 haftet. Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen (in diesem Fall das Einspritzen 1006 zum zweiten Mal) zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben 609 sich dem TDC nähert, verringert, was ermöglicht, dass das Kraftstoffanhaften am Kolben 609 verhindert werden kann, um den Effekt zu erhalten, der PN und HC verringert. Zum Zündzeitpunkt t107, wenn mehrere Bereiche, in denen das Äquivalenzverhältnis hoch ist (kraftstoffreicher Bereich) existieren, steigt PN an. Allerdings wird, wie oben beschrieben wird, die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 derart gesteuert, dass sie kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzen 1005 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 ist, was ermöglicht, dass die Anzahl von Bereichen, in denen das Äquivalenzverhältnis hoch ist, verringert werden kann, um den Effekt, der PN verringert, zu verstärken.
Im Kompressionshub 1003 nimmt die Eindringkraft des Sprühnebels manchmal ab, weil der Innendruck der Brennkammer 107 zunimmt. Aus diesem Grund kann der Einspritzzeitpunkt des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 zu dem Zeitpunkt gesetzt werden, zu dem die Schwerpunktsache 1203 des Sprühnebels D1 sich näher an der Seite der Zündkerze 604 (Oberseite) in der Hubrichtung des Kolbens 609 befindet, als eine abgasleitungssystemseitige Endkante 1202 (siehe 12) des Hohlraums 606, und zu dem ein Schnittpunkt 1205 der Verlängerungsachse 1207 der Schwerpunktsachse 1204 des Sprühnebels D4 und des Kolbens 609 sich unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit, bis der Sprühnebel den Hohlraum 606 erreicht, im Hohlraum 606 befindet. Der Sprühnebel, der durch das Einspritzen 1005 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 gebildet wird, kann durch das Setzen dieses Einspritzzeitpunkts sicher in den Hohlraum 606 gegeben werden.
Folglich kann das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode 613 auf der positiven Seite und die Elektrode 612 auf der negativen Seite der Zündkerze 604 zum Zündzeitpunkt t107 erhöht werden. Als ein Ergebnis wird selbst dann, wenn der Zündzeitpunkt t107 vom TDC verzögert wird, die Verbrennungsstabilität verbessert, die Temperatur des Katalysators 703 kann früh angehoben werden und ein Vermeiden von HC kann früh durchgeführt werden.
Speziell kann z. B. der Einspritzzeitpunkt t105 des Einspritzens 1005 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 im Bereich des Kurbelwinkels von - 100 bis -40 Grad (der Kurbelwinkel, der von -100 Grad bis -40 Grad, beides inklusive, reicht) gesetzt werden.
Der Zeitpunkt, zu dem das Taumeln das Maximum vor dem TDC des Kompressionshubs erreicht, wird durch ein Seitenverhältnis, das ein Verhältnis der Entfernung in der Längsrichtung (Hubrichtung) der Brennkammer 107 der Kraftmaschine und der Entfernung in der Radialrichtung ist, festgelegt. Die Entfernung in der Radialrichtung ist konstant, weil es durch den Außendurchmesser 604 des Kolbens festgelegt wird. Wenn der Kolben 604 sich im Kompressionshub 1003 vom BDC zum TDC bewegt, wird die Entfernung in der Vertikalrichtung kleiner, so dass das Seitenverhältnis verringert wird. Während das Seitenverhältnis abnimmt, beginnen das Taumeln und die Verwirbelungsgeschwindigkeit um den Zeitpunkt t111, zu dem der Kurbelwinkel - 120 Grad ist, zuzunehmen und der Zeitpunkt t112, zu dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft das Maximum im Kompressionshub 1003 erreicht, kommt in die Nähe von -40 Grad vor dem TDC im Kompressionshub 1003. Der Einspritzzeitpunkt t106 beim Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 kann derart gesetzt werden, dass der Einspritzzeitraum 1008 beim Einspritzen 1006 der Zeitraum ist, in dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit abnimmt, nämlich zu dem Zeitpunkt t112, zu dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft im Kompressionshub 1003 das Maximum erreicht, oder nach dem Zeitpunkt t112 (ein Kurbelwinkel von -40 Grad oder später). Auf diese Weise wird dann, wenn das Einspritzen 1006 zum zweiten Mal des Kompressionshubs 1003 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verwirbelungsgeschwindigkeit abnimmt, durchgeführt wird, der eingespritzte Sprühnebel durch den Strom in der Brennkammer 107 kaum gestört, derart, dass der Differenzdruck in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine sicher gebildet werden kann, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch 1201 in die Richtung der Zündkerze 604 hinaufzudrücken. Als ein Ergebnis kann das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode 613 der positiven Seite und die Elektrode 612 der negativen Seite der Zündkerze zum Zündzeitpunkt t107 erhöht werden, die Verbrennung unter der Zündverzögerungsbedingungstabil fortgesetzt werden, die Abgastemperatur kann erhöht werden und die Temperatur des Katalysators 703 kann früh angehoben werden. Aus diesem Grund kann HC im Abgas verringert werden.
Die ECU 150 kann den Einspritzzeitpunkt derart steuern, dass der Einspritzzeitpunkt t106 des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal (das heißt, das Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 der Zündkerze 604) des Kompressionshubs 1003 der Zeitpunkt ist, zu dem der Schnittpunkt 1205 der Verlängerungsachse 1207 der Schwerpunktsachse 1204 des Sprühnebels D4, der mindestens zum Hohlraum 606 gerichtet ist, und der Oberseite des Kolbens 609 sich im Hohlraum 606 befindet (das heißt, der Zeitpunkt, zu dem der Schnittpunkt 1205 der Oberseite des Kolbens 609 und der Verlängerungsachse 1207 sich näher bei der Seite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 befindet, als die abgasrohrleitungssystemseitige Endkante 1202 des Hohlraums 606). Als ein Ergebnis kann der Sprühnebel D4 sicher in den Hohlraum 606 gegeben werden und die Durchflussmenge des Sprühnebels D4 kann verringert werden, um den Druck der Seite in der Nähe des Kolbens 604 derart zu erhöhen, dass der vertikale Differenzdruck in der Brennkammer 107 erzeugt werden kann, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch 1201 zur Zündkerze 604 hinaufzudrücken. Der Einspritzzeitpunkt t106 des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 kann zum Zeitpunkt, zu dem ein Schnittpunkt 1206 einer Verlängerungsachse 1208 der Schwerpunktsachse 1203 des Sprühnebels D1 und der oberen Stirnseite des Kolbens 609 sich in der Hubrichtung des Kolbens 609 näher bei der Seite der Zündkerze 604 befindet, als der Hohlraum 606 , gesetzt werden. Die Entfernung zwischen dem Sprühnebel D1 und der oberen Stirnseite des Kolbens 609 kann durch Setzen dieses Einspritzzeitpunkts sichergestellt werden und das Verringern der Durchflussmenge des Sprühnebels D1 kann verhindert werden. Als ein Ergebnis kann der Sprühnebel D1 auf der Seite der Zündkerze 604 bei der hohen Durchflussmenge gehalten werden, der Druck um die Zündkerze 604 wird verringert, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch 1201 in die Richtung der Zündkerze 604 hinaufzudrücken, und das Äquivalenzverhältnis um die Elektrode der Zündkerze 604 kann zum Zündzeitpunkt t107 erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die stabile Verbrennung in dem Zustand (Zündverzögerung), in dem der Zündzeitpunkt im Vergleich mit dem TDC des Kompressionshubs 1003 verzögert wird (verzögerter Winkel), durchgeführt werden, die Temperatur des Katalysators 703 kann früh angehoben werden und HC kann verringert werden.
Unten wird die Steuerung zum Aufwärmen des Katalysators 703 (Katalysatoraufwärmen) nach dem Start der Kraftmaschine beschrieben.
13 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Zeit, die seit dem Start der Kraftmaschine verstrichen ist, und dem Zündverzögerungsbetrag, dem Kraftstoffdrucks, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftmaschinendrehzahl der ersten Ausführungsform darstellt. Der Zündverzögerungszeitpunkt von Null zeigt an, dass die Zündung bei der Position des Kompressionshub-TDC durchgeführt wird, der positive Zündverzögerungsbetrag zeigt an, dass die Zündung zu dem Zeitpunkt vor dem Kompressionshub-TDC durchgeführt wird, und der negative Zündverzögerungsbetrag zeigt an, dass die Zündverzögerung zu dem Zeitpunkt, der später als der Kompressionshub-TDC ist, durchgeführt wird.
Die ECU 150 führt die Steuerung zum Vorrücken des Zündverzögerungsbetrags in Bezug auf den Kompressionshub-TDC in einem Zeitraum 1301 vom Zeitpunkt t31, zu dem die Kraftmaschine gestartet wird, zum Zeitpunkt t32, zu dem ein Anlassen, das durchgeführt wird, bis die Verbrennung der Kraftmaschine stabilisiert ist, beendet wird, durch, was ermöglicht, dass die stabile Verbrennung durchgeführt wird, um die Temperatur in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine zu erhöhen.
Nach dem Zeitpunkt t32, zu dem das Anlassen beendet ist, führt die ECU 150 die Steuerung zum Verringern des Zündverzögerungsbetrags durch, um den Übergang zur Verzögerungswinkelseite vorzunehmen, wodurch ein Abgasverlust erhöht wird, derart, dass die Temperatur des Abgases, das aus der Brennkammer 107 der Kraftmaschine zur Auslassöffnung 608 ausgestoßen wird, erhöht wird. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des Katalysators 703 früh angehoben, um den Katalysator 703 zu aktivieren, und der Effekt, der HC unter Verwendung des Katalysators 703 verringert, kann früh erreicht werden.
Ein Übergangsbereich 1304, in dem der Kraftstoffdruck, der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 zugeführt wird, zunimmt, liegt in einem Übergangszeitraum 1302 vom Anlasszeitraum 1301 zum Übergang zur Zündverzögerung und dem Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 vor. Dies wird dem folgenden Umstand zugeschrieben. Das heißt, weil die Kraftstoffpumpe 106, die den Kraftstoff zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 liefert, konfiguriert ist, den Kraftstoff dem Kraftstoffrohrleistungssystem 105 durch einen Kompressionsvorgang eines Stößels, der mit einer Nockenwelle der Kraftmaschine synchronisiert ist. Es wird eine gewisse Zeit benötigt, bis der Kraftstoffdruck in dem Zustand, in dem die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, einen vorgegebenen Solldruck 1305 erreicht. Der Übergangsbereich 1304 wird zwischen dem Zeitpunkt t31, zu dem die Kraftmaschine gestartet wird, und dem Zeitpunkt t36, zu dem das Katalysatoraufwärmen beendet ist, erzeugt.
Wünschenswerterweise wird der Einspritzzeitpunkt, zu dem der Kraftstoff eingespritzt wird, geändert, weil die Eindringkraft der Sprühnebel D1, D2, D3, D4, D5, D6, die aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt werden, geschwächt wird, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist. Unten wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung bei dem niedrigen Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens (wenn der Kraftstoffdruck niedriger als der Soll-Druck 1305 ist) beschrieben.
14 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens niedrig ist, in der ersten Ausführungsform darstellt. In 14 ist dieselbe Komponente wie die in 10 durch dasselbe Bezugszeichen bezeichnet.
Die ECU 150 setzt den Einspritzzeitpunkt des Einspritzens 1405 zum ersten Mal (das Einspritzen zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107) im Kompressionshub 1003 zum Einspritzzeitpunkt t404, zu dem der Einspritzzeitpunkt des Einspritzens 1405 zum ersten Mal um einen Zeitraum 1407 im Vergleich mit dem Einspritzzeitpunkt t105 (siehe 10) vorgerückt ist, wenn der Kraftstoffdruck hoch ist. Wie oben beschrieben wird, wird der Einspritzzeitpunkt derart vorgerückt, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch sicher im Hohlraum 606 gebildet werden kann, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, um die Eindringkraft des Sprühnebels abzuschwächen, und wenn die Ausbreitungszeit des Sprühnebels zum Hohlraum 606 verlängert ist. Im Beispiel von 14 rückt die ECU 150 den Einspritzzeitpunkt um den bestimmten Betrag vor, wenn der Kraftstoffdruck im Sensorwert vom Drucksensor 102 niedriger als der Soll-Druck 1305 ist. Alternativ kann z. B. eine Steuerung derart durchgeführt werden, dass der Einspritzzeitpunkt in einer schrittweisen Weise gemäß dem Kraftstoffdruck im Sensorwert vom Drucksensor 102 vorgerückt wird.
Die ECU 150 kann außerdem den Einspritzzeitpunkt t405 des Einspritzens 1406 zum zweiten Mal (das Einspritzen unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt t107) im Kompressionshub 1003 derart steuern, dass der Einspritzzeitpunkt t405 des Einspritzens 1406 zum zweiten Mal zeitlich vor den Einspritzzeitpunkt t106 des hohen Kraftstoffdrucks vorgerückt wird. Das Einspritzen zum zweiten Mal wird durchgeführt, um den Differenzdruck in der Brennkammer 107 zu erzeugen, um den Sprühnebel in den Hohlraum 606 hinaufzudrücken. Obwohl der Zeitpunkt des Hinaufdrückens des Sprühnebels nicht vom Kraftstoffdruck abhängt, nimmt die Eindringkraft des Sprühnebels ab, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, und es besteht die Möglichkeit, dass der Differenzdruck in der Brennkammer 107 aufgrund des Einspritzens zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 abnimmt, oder die Möglichkeit, dass die Verzögerungszeit vom Einspritzen des Kraftstoffs bis zum Erzeugen des Differenzdrucks verlängert ist. Andererseits kann, wie oben beschrieben wird, dann, wenn der Kraftstoff beim niedrigen Innendruck der Brennkammer 107 eingespritzt wird, durch Erhöhen des Zeitpunkts des zweiten Einspritzens im Kompressionshub 1003 der Differenzdruck zum Zeitpunkt in der Nähe des hohen Kraftstoffdrucks erzeug werden und das Luft/Kraftstoff-Gemisch kann um die Elektrode der Zündkerze 604 sichergestellt werden. Ein Änderungsbetrag des Zeitpunkts t405 des Einspritzens zum ersten Mal beim niedrigen Kraftstoffdruck zum Zeitpunktt106 des Einspritzens zum zweiten Mal beim hohen Kraftstoffdruck kann kleiner eingestellt sein, als der Änderungsbetrag des Zeitpunkts t404 des Einspritzens zum ersten Mal beim niedrigen Kraftstoffdruck zum Zeitpunkt t105 des Einspritzens zum ersten Mal beim hohen Kraftstoffdruck.
Zum Beispiel ist es dann, wenn der Kraftstoff im Kompressionshub einmal eingespritzt wird, wie in 8 dargestellt ist, nötig, die Kraftstoffeinspritzmenge zu erhöhen, um das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 zu erhöhen. Allerdings kann, wie oben beschrieben wird, dann, wenn das Einspritzen von Kraftstoff in zwei Male im Kompressionshub unterteilt ist, die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen zum ersten Mal des Kompressionshubs kleiner als im Fall des Einzeleinspritzens gestaltet werden, weil das Luft/KraftstoffGemisch, das beim Einspritzen zum ersten Mal des Kompressionshub gebildet wird, durch das Einspritzen zum zweiten Mal in die Richtung der Zündkerze 604 hinaufgedrückt werden kann, und das Kraftstoffanhaften an den Kolben 609 kann verhindert werden, um HC oder PN, das durch die Auslassöffnung 608 aus der Kraftstoffkammer 107 ausgestoßen wird, zu verringern.
Bei der Steuerung des Einspritzzeitpunkts in 14 kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch selbst bei dem niedrigen Kraftstoffdruck stabil gebildet werden und sowohl die Sicherheit des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 und die Abnahme des Kraftstoffanhaftens können gleichzeitig erreicht werden. Wenn der Kraftstoffdruck größer oder gleich dem vorgegebenen Soll-Druck 1305 ist, schaltet die ECU 150 die Kraftstoffeinspritzsteuerung von der Steuerung in 14 zur Steuerung in 10 um.
Zum Beispiel wenn eine magere Verbrennung durchgeführt wird, wobei das Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 107 magerer als die idealen Luft/Kraftstoff-Kosten von 14,7 : 1 ist, nämlich der Kraftstoff dünner ist, und wenn das fette Luft/Kraftsoff-Gemisch um die Elektrode der Zündkerze 604 gebildet wird, wie oben beschrieben wird, kann das Einspritzen von Kraftstoff derart gesteuert werden, dass es mehrmals (z. B. zweimal) im Kompressionshub durchgeführt wird.
Um die Verbrennung in der Kraftmaschine während des Katalysatoraufwärmens zu stabilisieren, ist es nötig, die Verwirbelungsgeschwindigkeit unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 zu erhöhen. Wenn das Einspritzen zweimal im Kompressionshub durchgeführt wird, kann die ECU 150 die Steuerung derart durchführen, dass das Ventil 601 in der Einlassöffnung 607 geschlossen wird, und den Luftstrom zum unteren Kanal 611 der Einlassöffnung 607 unterbrechen. Auf diese Weise kann die Luft in der Richtung, die das Taumeln in der Brennkammer 107 aufhebt, verringert werden und die Verwirbelungsgeschwindigkeit in der Kraftstoffkammer 107 kann sichergestellt werden.
Unten wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung nach dem Katalysatoraufwärmen beschrieben werden.
24 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt nach dem Katalysatoraufwärmen in der ersten Ausführungsform darstellt.
An dieser Stelle kann z. B. die ECU 150 auf der Grundlage der Bedingung, dass die Zeit, die seit dem Kraftmaschinenstart verstrichen ist, eine vorgegebene Zeit überschreitet, oder der Bedingung, dass die Temperatur des Katalysators 703 eine vorgegebene Temperatur überschreitet, bestimmen, ob das Katalysatoraufwärmen bereits beendet ist.
In einem Zeitraum 1308 nach dem Zeitpunkt t36, zu dem der Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 beendet ist, führt die ECU 150 die Steuerung zum Verschieben des Zündzeitpunkts zum Zündzeitpunkt t257 auf der vorverschobenen Seite des TDC durch und schaltet die Steuerung derart um, dass das Einspritzen von Kraftstoff im Kompressionshub 1003 gestoppt wird, um ein Einspritzen 2502 lediglich im Einlasshub 1002 durchzuführen.
Der Einspritzzeitpunkt t252 des Einspritzens 2502 im Einlasshub 1002 kann derart gesteuert werden, dass er vor den Einspritzzeitpunkt t102 (siehe 10) des Einlasshubs 1002 im Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 vorgerückt wird. Zum Beispiel kann der Einspritzzeitpunkt t252 des Einlasshubs 1002 derart gesteuert werden, dass er vor den Zeitpunkt t110 vorgerückt wird, wenn das Taumeln das Maximum erreicht, z. B. zum Zeitpunkt in der Nähe des Kurbelwinkels von -300 bis -280 Grad. Nachdem der Katalysatoraufwärmluftzeitraum 1303 beendet ist, ist, weil die Temperatur des Kolbens 609 und der Zylinderwandfläche 614 erhöht ist, selbst wenn der Kraftstoff anhaftet, der Kraftstoff leicht zu verdampfen und HC und PN werden kaum erzeugt. Wenn der Einspritzzeitpunkt t257 vorgerückt wird, kann der eingespritzte Sprühnebel leicht auf dem Strom treiben, um die Homogenität zu verbessern, derart, dass der Effekt, der NOx verringert, erhalten werden kann. Wie oben beschrieben wird, kann, wenn die Kraftstoffeinspritzsteuerung umgeschaltet wird, nachdem das Katalysatoraufwärmen beendet ist, die Temperatur des Katalysators 703 im Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 sicher angehoben werden, um HC zu verringern, und NOx kann verringert werden, nachdem der Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 beendet ist.
Unten wird ein Verfahren zum Setzen des Soll-Drucks während des Katalysatoraufwärmens beschrieben.
20 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und einer Partikelgröße des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, darstellt. In 20 zeigt eine durchgehende Linie 2001 Dv90 an, eine unterbrochene Linie 2002 zeigt den mittleren Sauter-Durchmesser D32 an und eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie 2003 zeigt das Verhältnis von Dv90 und D32 an. Das Dv90 ist die Partikelgröße, wenn die Partikelmenge 90 % in einer Verteilung der Partikelgröße und einer Partikelmenge im eingespritzten Kraftstoff erreicht.
Das große Dv90 zeigt an, dass viele grobe Partikel, die die große Partikelgröße aufweisen, als Kraftstoffpartikel vorliegen, die Kraftstoffpartikel kaum verdampft werden und der Kraftstoff leicht an der Zylinderwandfläche 614 und dem Kolben 609 haftet. Das kleine Dv90 zeigt an, dass der Kraftstoff kaum an der Zylinderwandfläche 614 und dem Kolben 609 haftet.
Wie durch die durchgezogene Linie 2001 in 20 dargestellt ist, besitzt Dv90 einen Wendepunkt 2004, bei dem die Änderung von Dv90-Änderungen vorliegt, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt. Andererseits liegt, wie durch die unterbrochene Linie 2002 in 20 dargestellt ist, der Punkt, bei dem sich die Änderung des mittleren Sauter-Durchmessers D32 ändert, nicht vor, selbst wenn der Kraftstoffdruck ansteigt.
Zum Beispiel kann ein Kraftstoffdruck 2005 beim Wendepunkt 2004 des Dv90 als der Soll-Druck 1305 (siehe 13) während des Katalysatoraufwärmens gesetzt werden. In der ersten Ausführungsform reicht z. B. der Kraftstoffdruck 2005 beim Wendepunkt 2004 von etwa 10 MPa zu etwa 15 MPa, derart, dass der Soll-Druck 1305 während des Katalysatoraufwärmens größer oder gleich 10 MPa gesetzt werden kann.
Der Soll-Druck 1305 wird auf diese Weise festgelegt und es wird bestimmt, ob der Kraftstoffdruck größer oder gleich dem Soll-Druck 1305 ist. Folglich kann geeignet bestimmt werden, ob der Sprühnebel, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, leicht an der Zylinderwandfläche 614 oder dem Kolben 609 haftet und die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die für diesen Zustand geeignet ist, kann durchgeführt werden.
Unten wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Hauptsächlich wird eine Differenz vom Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform wie jeweils anwendbar ist beschrieben.
15 ist eine Ansicht, die zeitliche Änderungen des Einspritzimpulses, der Ansteuerspannung, des Ansteuerstroms und des Ventilkörperverlagerungsbetrags zum Ansteuern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der zweiten Ausführungsform darstellt.
Die ECU 150 der zweiten Ausführungsform steuert einen Verlagerungsbetrag des Ventilkörpers 214 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101, während der Verlagerungsbetrag zwischen einer Maximalhöhenposition 1503 und einer niedrigen Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, umgeschaltet wird, was die Anpassung der Kraftstoffeinspritzmenge, die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, ermöglicht. Wenn der Verlagerungsbetrag des Ventilkörpers 214 zur niedrigen Höhenposition 1505 gesetzt wird, führt die ECU 150 die Steuerung derart durch, dass die Impulsbreite, wie durch den Einspritzimpuls 1504 angezeigt wird, verkürzt wird. In diesem Fall werden die Ansteuerspannung und der Ansteuerstrom von der Ansteuerschaltung 103 geändert, wie durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie angezeigt wird, und die Verlagerung des Ventilkörpers wird geändert, wie durch die Linie 1501 angezeigt wird.
In der zweiten Ausführungsform führt die ECU 150 die Steuerung derart durch, dass die Höhenposition des Ventilkörpers 214 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 bei dem Einspritzen 1006 zum zweiten Mal (das Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunktt107) des Kompressionshubs 1003 in 10 und/oder dem Einspritzen 1005 zum ersten Mal (zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107) des Kompressionshubs 1003 zur niedrigen Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, gesetzt wird.
Beim Einspritzen 1006 in der Nähe des Zündzeitpunkts t107 haftet aufgrund der kurzen Entfernung zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 der eingespritzte Kraftstoff im Vergleich mit dem Einlasshub 1003 leicht am Kolben 609. Wenn der Kraftstoffdruck hoch ist, wird eine Zerstäubung begünstigt und der Kraftstoff haftet kaum am Kolben 609. Andererseits erhöht sich, weil die sich Sprühnebeldurchflussmenge erhöht, die Eindringkraft des Sprühnebels und der Kraftstoff haftet leicht. Als ein Ergebnis liegt eine Wahrscheinlichkeit vor, dass sich die Menge von Kraftstoff, die am Kolben 609 haftet, erhöht.
In der zweiten Ausführungsform führt die ECU 150 die Steuerung derart durch, dass die Verlagerung (die Höhenposition) des Ventilkörpers 214 beim Einspritzen 1006 unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 die niedrigere Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, ist, derart, dass die Impulsbreite verringert wird, wie durch den Einspritzimpuls 1504 angezeigt wird. Die Höhenposition des Ventilkörpers 214 ist zur niedrigen Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, gesetzt und die Schnittfläche des Kanals, den der Kraftstoff zwischen dem Ventilkörper 214 und dem Ventilsitz 218 durchläuft, ist verringert. Folglich kann absichtlich ein Druckabfall des Kraftstoffs, der den Kanal durchläuft, erzeugt werden und die Sprühnebeldurchflussmenge kann verringert werden. Als ein Ergebnis kann das Kraftstoffanhaften am Kolben 609 und dergleichen im Kompressionshub 1006 verhindert werden und die erzeugten HC und die PN können verringert werden.
Die ECU 150 kann die Steuerung derart durchführen, dass die Höhenposition des Ventilkörpers 214 im Einspritzen 1005 zum ersten Mal (dem Einspritzen 1005 zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107) des Kompressionshubs 1003 die niedrige Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, ist. Als ein Ergebnis kann das Kraftstoffanhaften an den Kolben 609 und dergleichen beim Einspritzen 1005 zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 verhindert werden und die erzeugten HC und die PN können verringert werden.
In der zweiten Ausführungsform haftet beim Einspritzen 1006 unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 der Kraftstoff manchmal nicht am Kolben 609, selbst wenn der Kraftstoff im Kompressionshub 1003 beim hohen Kraftstoffdruck eingespritzt wird, weil die Verwirbelungsgeschwindigkeit der Luft in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine groß ist, wenn der Sprühnebel auf dem Strom treibt und der Kraftstoff nicht am Kolben 609 haftet oder, wie in der ersten Ausführungsform dargestellt ist, wenn die Durchflussmenge der Sprühnebel D3, D4, D5, die auf den Kolben 609 gerichtet sind, kleiner als die der Sprühnebel D1, D2, D6 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 ist. In derartigen Fällen steuert die ECU 150 die Einspritzimpulsbreite derart, dass beim Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 die Höhenposition des Ventilkörpers 214 die Maximalhöhenposition 1503 ist, und die ECU 150 steuert die Einspritzimpulsbreite derart, dass beim Einspritzen 1005 zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107 die Höhenposition des Ventilkörpers 214 die niedrige Höhenposition 1505 ist, wenn die Verwirbelungsgeschwindigkeit geschwächt ist.
Wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, kann die ECU 150 die Steuerung derart durchführen, dass die Höhenposition des Ventilkörpers 214 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 bei dem Einspritzen 1406 zum zweiten Mal (das Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107) des Kompressionshubs 1003 in 14 und/oder dem Einspritzen 1405 zum ersten Mal (zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107) des Kompressionshubs 1003 zur niedrigen Höhenposition 1505, die niedriger als die Maximalhöhenposition 1503 ist, gesetzt wird. Weil die Durchflussmenge des Kraftstoffsprühnebels, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 eingespritzt wird, abnimmt, wenn der Kraftstoffdruck gering ist, haftet manchmal der Kraftstoff am Kolben 609, selbst wenn die Höhenposition des Ventilkörpers 214 beim Einspritzen (1405, 1406) des Kompressionshubs 1003 zur Maximalhöhenposition 1503 bewegt wird. In derartigen Fällen kann, um das Zerstäuben des Sprühnebels zu begünstigen, die ECU 150 die Steuerung derart durchführen, dass die Einspritzimpulsbreite, derart, dass die Höhenposition des Ventilkörpers 214 beim Einspritzen (1405, 1406) des Kompressionshubs 1003 zur Maximalhöhenposition 1503 gesetzt ist. Auf diese Weise kann dann, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, das Kraftstoffanhaften verhindert werden und PN und HC können verringert werden.
Das Steuerverfahren, das durch die ECU 150 der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, kann mit dem Steuerverfahren, das durch die ECU 150 in der ersten Ausführungsform und der dritten bis fünften Ausführungsform (die später beschrieben werden sollen) durchgeführt wird, geeignet kombiniert werden.
Unten wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Hauptsächlich wird eine Differenz vom Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform wie jeweils anwendbar ist beschrieben.
16 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt darstellt, wenn der Kraftstoffdruck in einer dritten Ausführungsform niedrig ist.
In der dritten Ausführungsform ändert die ECU 150 das Teilverhältnis der ersten Ausführungsform zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 und der Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen zum zweiten Mal gemäß dem Kraftstoffdruck.
Wenn der Kraftstoffdruck im Vergleich mit dem Fall, in dem der Kraftstoffdruck hoch ist (z. B. wenn die Einspritzsteuerung in 10 durchgeführt wird), niedrig ist, führt die ECU 150 das Setzen durch, um das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen zum zweiten Mal (dem Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107) im Kompressionshub 1003 zur Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen zum ersten Mal (zweimal vor dem Zündzeitpunkt t107) im Kompressionshub 1003 zu erhöhen. Das heißt, die ECU 150 führt das Setzen derart durch, dass das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1606 zur Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1605 in 16 höher als das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1006 zur Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1005 in 10 ist.
Weil die Eindringkraft des Sprühnebels verringert ist, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, ist der Differenzdruck, der in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine erzeugt wird, verringert, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1606 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 verringert ist, und das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das durch das Einspritzen 1605 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 gebildet wird, wird kaum in die Richtung der Zündkerze 604 hinaufgedrückt. Andererseits kann in der dritten Ausführungsform dann, wenn das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1606 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 zur Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1605 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 weiter als das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1006 zur Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1005 beim hohen Kraftstoffdruck erhöht wird, die Eindringkraft des Sprühnebels sichergestellt werden, der Differenzdruck erhöht werden und das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 zum Zündzeitpunkt t107 erhöht werden. Als ein Ergebnis wird die Verbrennung stabilisiert, selbst wenn die Zündung verzögert ist, derart, dass die Temperatur des Katalysators 703 einfach erhöht werden kann, um den erzeugten HC zu verringern.
Wenn es nötig ist, die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen 1606 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 zu erhöhen, kann die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen 1604 im Einlasshub 1002 verringert werden. HC und PN können verringert werden, weil der eingespritzte Kraftstoff kaum an der Zylinderwandfläche 614 haftet, indem die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzen 1604 verringert wird.
Unten wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Hauptsächlich wird eine Differenz vom Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform wie jeweils anwendbar ist beschrieben.
17 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl und dem Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Zündkerze darstellt. In 17 ist das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Äquivalenzverhältnisses von 1 durch eine Linie 1702 dargestellt, und das Soll-Äquivalenzverhältnis während des Katalysatoraufwärmens wird durch eine Linie 1704 angezeigt.
Wie in 13 dargestellt ist, existiert ein Drehzahlübergangszeitraum 1306, in dem sich die Kraftmaschinendrehzahl ändert, vom Kraftmaschinenstart zum Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 und das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 variiert, wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl ändern.
Zum Beispiel ist für den Fall, dass der Einspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge im Kompressionshub dieselben wie im Fall des hohen Kraftstoffdrucks sind, die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl und dem Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 durch eine Linie 1701 dargestellt. Das heißt, dass das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 bei einem Wert in der Nähe des Soll-Äquivalenzverhältnisses, das durch eine Linie 1704 für die hohe Kraftmaschinendrehzahl (im Falle in der Nähe einer Soll-Drehzahl 1705 (die einem Soll-Systempunkt 1307 in 13 entspricht)) angezeigt wird, gehalten werden kann, wohingegen das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 niedriger als das Äquivalenzverhältnis von 1, das durch eine Linie 1702 für die niedrige Kraftmaschinendrehzahl angezeigt wird, verringert wird, wie durch einen Punkt 1706 angezeigt wird.
Unten wird eine Äquivalenzverhältnisverteilung in der Brennkammer 107 der Kraftmaschine für die Kraftmaschinendrehzahl, die dem Punkt 1706 entspricht, beschrieben.
18 ist eine Ansicht, die die Verteilung des Äquivalenzverhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer der Kraftmaschine zum Zeitpunkt jedes Kurbelwinkels darstellt. 18(a), 18(b) und 18(c) stellen Konturlinien des Äquivalenzverhältnisses bei den entsprechenden Kurbelwinkeln von -55 Grad, -30 Grad und +20 Grad beim Punkt 1706 in 17 dar. In 18 ist der numerische Wert des Äquivalenzverhältnisses auf jeder Konturlinie angezeigt. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist zum Einspritzzeitpunkt t105 zum ersten Mal (-60 Grad) des Kompressionshubs 1003 in 10 gesetzt.
Für den Kurbelwinkel von -55 Grad, wie in 18(a) dargestellt ist, gelangt eine Luft/Kraftstoff-Gemischwolke 1801, die ein kraftstoffreicher Bereich ist, über die abgasrohrleistungsseitige Endkante 1202 des Hohlraums 606 und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird nicht im Hohlraum 606 gehalten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn der Zeitpunkt des Einspritzens zum ersten Mal des Kompressionshubs 1003 auf denselben Einspritzzeitpunkt wie der Fall der hohen Drehzahl gesetzt ist, die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, die Geschwindigkeit, bei der der Kolben 609 ansteigt, niedrig ist, und der Sprühnebel über die abgasleitungssystemseitige Kante 1202 gelangt.
In der vierten Ausführungsform führt die ECU 150, selbst wenn die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, die Steuerung durch, um den Zeitpunkt des Einspritzens zum ersten Mal im Kompressionshub im Vergleich zum Fall der hohen Kraftmaschinendrehzahl zu verzögern, um das hohe Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 zu erhalten.
Wie oben beschrieben wird, wird in der ECU 150 der vierten Ausführungsform dann, wenn die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, der Zeitpunkt des Einspritzens zum ersten Mal des Kompressionshubs langsamer als im Fall der hohen Kraftmaschinendrehzahl verringert. Folglich kann, wie durch einen Punkt 1707 in 17 angezeigt ist, das Äquivalenzverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 erhöht werden, kann die Zündung unter Verwendung der Zündkerze 604 sicher durchgeführt werden und kann außerdem die Verbrennung mit der Zündverzögerung selbst in dem Zeitraum, in dem die Kraftmaschinendrehzahl variiert, stabilisiert werden. Aus diesem Grund kann die Temperatur des Katalysators 703 früh angehoben werden, um HC und NOx zu verringern.
In der vierten Ausführungsform kann der Sollwert des Äquivalenzverhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 während des Katalysatoraufwärmens zu einem Wert, der größer als 1 ist, gesetzt werden. Wenn die Zündverzögerung durchgeführt wird, weil der Kolben 609 die Zündung im Arbeitshub zwischen dem TDC und dem BDC durchführt, wird die Verwirbelungsgeschwindigkeit verringert, wird die Verbrennungsgeschwindigkeit verringert und liegt eine Wahrscheinlichkeit vor, dass die Verbrennung instabil wird. Allerdings ist das Äquivalenzverhältnis des Luft/Brennstoff-Gemischs um die Elektrode der Zündkerze 604 zu dem Wert gesetzt, der größer als 1 ist, nämlich ist der Kraftstoff fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, was ermöglicht, dass der Verbrennungsbereich sichergestellt wird, um die Verbrennung wirksam zu stabilisieren. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn die Zündungsverzögerung durchgeführt wird, die Verbrennung stabilisiert werden, die Temperatur des Katalysators 703 sicher angehoben werden und HC verringert werden.
Die Steuerung der ECU 150 der vierten Ausführungsform kann mit der Steuerung der ECU 150 der ersten bis dritten Ausführungsformen kombiniert werden.
Unten wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Hauptsächlich wird eine Differenz vom Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform wie jeweils anwendbar ist beschrieben.
19 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der seit dem Start der Kraftmaschine verstrichenen Zeit und dem Betrag der Zündverzögerung, dem Einlassdruck, dem Kraftstoffdruck, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftmaschinendrehzahl in der fünften Ausführungsform darstellt.
Die ECU 150 der fünften Ausführungsform führt die Steuerung zum Betreiben des Kompressors 702 durch, um das Komprimieren nach dem Kraftmaschinenstart derart durchzuführen, dass der Einlassdruck der Einlassöffnung 607 größer als ein Atmosphärendruck 1901 im Katalysatoraufwärmzeitraum 1303 ist.
Weil der Luftdruck in der Einlassöffnung 607 durch Durchführen einer derartigen Steuerung ansteigt, steigt die Menge von Luft, die in die Brennkammer 107 der Kraftmaschine fließt, derart an, dass die Abgasenthalpie ansteigt, und die Temperatur des Katalysators 703 kann früh angehoben werden. Als ein Ergebnis können HC und PN verringert werden. Die Abgaswärme hebt die Ansauglufttemperatur aufgrund der Aufladung des Kompressors 702 und die Temperatur des Kraftmaschinensystems wird angehoben, derart, dass der Wirkungsgrad eines Wärmetauschs, in dem das Kraftmaschinensystem eine Wärmemenge des zugeführten Kraftstoffs in die Temperatur umsetzt, ansteigt. Somit erhöht sich selbst dann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge dieselbe ist, eine Gesamtwärmemenge beim Durchführen des Umsetzens in die dargestellte Arbeit, einen Kühlverlust und einen Abgasverlust, die Temperatur des Katalysators 703 kann früh angehoben werden und HC und PN können verringert werden.
Unmittelbar nach dem Kraftmaschinenstart ist die Temperatur des Kraftmaschinensystems niedrig und ist die Kraftmaschinendrehzahl niedrig, so dass der Verdichter 702A des Kompressors 702 kaum gedreht wird. Andererseits kann die ECU 150 den Zeitpunkt t191, zu dem der Verdichter 702A gedreht wird, zu nachdem der Anlasszeitraum 1301 beendet ist, setzen. Wenn der Zündzeitpunkt von 0 Grad vorgerückt wird, nimmt manchmal die Kraftmaschinenausgabe übermäßig zu, wenn das Aufladen durch den Kompressor 702 durchgeführt wird. Aus diesem Grund kann der Zeitpunkt des Drehens des Verdichters 702A zeitlich weiter als zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zündzeitplanung verzögert wird, nach dem Ende des Übergangszeitraums 1302, in dem der Übergang zur Zündverzögerung vorgenommen wird, verzögert werden. Wenn der Zeitpunkt t191 des Drehens des Verdichters 702A wie oben beschrieben eingestellt ist, kann die Temperatur des Katalysators 703 sicher und früh angehoben werden und der Effekt, der den HC verringert, kann verbessert werden.
Die Steuerung der ECU 150 der fünften Ausführungsform kann mit der Steuerung der ECU 150 der ersten bis vierten Ausführungsformen kombiniert werden.
Unten wird ein Kraftmaschinensystem gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Hauptsächlich wird eine Differenz vom Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Kraftmaschinensystem der ersten Ausführungsform wie jeweils anwendbar ist beschrieben.
21 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Einspritzzeitpunkt in der sechsten Ausführungsform darstellt.
In der sechsten Ausführungsform ist das Einspritzen von Kraftstoff in der ersten Ausführungsform des Kompressionshubs 1003 dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens hoch ist, in drei Male unterteilt.
In der sechsten Ausführungsform führt die ECU 150 die Steuerungen durch, um ein Einspritzen 2101, ein Einspritzen 2102 und ein Einspritzen 2103 im Kompressionshub 1003 durchzuführen. Der Einspritzzeitpunkt t211 des Einspritzens 2101 kann derselbe Zeitpunkt wie der Einspritzzeitpunkt t105 des ersten Einspritzens 1005 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 in 10 sein, oder der Einspritzzeitpunkt t213 des Einspritzens 2103 (das Einspritzen unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107) kann derselbe Zeitpunkt wie der Einspritzzeitpunkt t106 des Einspritzens 1006 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 in 10. In der sechsten Ausführungsform führt die ECU 150 das Einspritzen durch, während die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzens 1005 in 10 in das Einspritzen 2101 und das Einspritzen 2102 unterteilt wird.
Beim Einspritzen des Kompressionshubs 1003 haftet der eingespritzte Kraftstoff leicht am Kolben 609, weil die geometrische Entfernung zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 und dem Kolben 609 kürzer als die des Einlasshubs 1002 ist. Somit kann die Kraftstoffeinspritzmenge pro Einspritzen durch Teilen des Einspritzens, das das Luft/Kraftstoff-Gemisch im Hohlraum 606 bildet, nicht nur in das Einspritzen 1005, sondern auch das Einspritzen 2101 und das Einspritzen 2102 unterdrückt werden, derart, dass der Effekt, der die Eindringkraft des Sprühnebels verringert, erhalten wird. Als ein Ergebnis kann die Kraftstoffanhaftung am Kolben 609 verhindert werden, um PN zu verringern.
Weil die Entfernung zwischen dem Hohlraum 606 und der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 durch Bereitstellen des Einspritzens 2102 verkürzt wird, tritt der Sprühnebel leicht in den Hohlraum 660 ein und das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird leicht im Hohlraum 606 gebildet. Folglich kann das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch stabil um die Elektrode der Zündkerze 604 durch das Einspritzen 2103 unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt t107 gebildet werden, und die Verbrennungsstabilität kann verbessert werden. Als ein Ergebnis kann die Zündverzögerung erhöht werden, kann die Temperatur des Katalysators 703 einfach erhöht werden und kann der Effekt, der HC verringert, verbessert werden.
Die Steuerung der zweiten Ausführungsform, wobei der Ventilkörper 214 zur niedrigen Höhenposition, die niedriger als die Maximalhöhenposition ist, angesteuert wird, kann im Einspritzen 2101 zum ersten Mal im Kompressionshub 1003 und im Einspritzen 2102 zum zweiten Mal im Kompressionshub 1003 kombiniert werden. Folglich kann, weil die Eindringkraft des Sprühnebels verringert werden kann, das Kraftstoffanhaften am Kolben 609 weiter verringert werden und PN kann weiter verhindert werden.
Obwohl das Kraftstoffeinspritzen im Kompressionshub 1003 durch Teilen des Kraftstoffeinspritzens in drei Male durchgeführt wird, kann das Kraftstoffeinspritzen in mindestens vier Male unterteilt werden. Beispielhaft wird das Kraftstoffeinspritzen unterteilt, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens höher als der Soll-Druck ist. Alternativ kann dann, wenn der Kraftstoffdruck während des Katalysatoraufwärmens niedriger als der Soll-Druck ist, das Kraftstoffeinspritzen im Kompressionshub 1003 in mindestens drei Male unterteilt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen oberhalb beschränkt, sondern die Änderungen können geeignet vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel können ein Teil oder alle Stücke der Verarbeitung, die in den oben genannten Ausführungsformen durch die ECU 150 durchgeführt wird, durch die CPU 104 oder eine Hardware-Schaltung, die von der CPU 104 verschieden ist, durchgeführt werden. Ein Teil der Stücke der Verarbeitung, der durch die Ansteuerschaltung 103 durchgeführt wird, kann durch die CPU 104 durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

100: Kraftmaschinensystem
101: Kraftstoffeinspritzvorrichtung
102: Drucksensor
103: Ansteuerschaltung
104: CPU
107: Brennkammer
108: Zylinder
150: ECU
606: Hohlraum
607: Einlassöffnung
609: Kolben
604: Zündkerze
612: negative Elektrode
613: positive Elektrode

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine installiert ist, derart steuert, dass sie Kraftstoff in einer Richtung, die eine Gleitrichtung eines Kolbens schneidet, einspritzen kann, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung Folgendes umfasst: eine Erfassungseinheit, die einen Druckwert des Kraftstoffs, der der Verbrennungseinspritzvorrichtung zugeführt wird, erfasst; und einen Einspritz-Controller, der eine Steuerung derart durchführt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff mindestens zweimal in einem Kompressionshub einspritzt, wobei der Einspritz-Controller eine Steuerung derart durchführt, dass ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mindestens einmal im Kompressionshub zeitlich vor einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu einer Zeit, die dem Hochdruckwert des Kraftstoffs entspricht, vorgerückt wird, wenn der durch die Erfassungseinheit erfasste Kraftstoffdruckwert niedrig ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einspritz-Controller eine Steuerung derart durchführt, dass der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aller Zeiten im Kompressionshub zeitlich vor den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu der Zeit, die dem Hochdruckwert des Kraftstoffs entspricht, vorgerückt wird, wenn der durch die Erfassungseinheit erfasste Kraftstoffdruckwert niedrig ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Einspritz-Controller eine Steuerung derart durchführt, dass ein Änderungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines letzten Mals im Kompressionshub kleiner als ein Änderungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines vorhergehenden Mals ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Einspritz-Controller eine Steuerung derart durchführt, dass der Hochdruckwert des Kraftstoffs in einem Verhältnis einer Einspritzmenge beim Einspritzen von Kraftstoff des letzten Mals zu einer Einspritzmenge beim Einspritzen von Kraftstoff eines Mals vor dem letzten Mal im Kompressionshub kleiner als der Niederdruckwert ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner einen Zünd-Controller umfasst, der einen Zündzeitpunkt einer Zündkerze, die den Kraftstoff in der Brennkammer zündet, zu einem Zeitpunkt steuert, der später als ein oberer Totpunkt des Kompressionshubs verzögert ist, wenn eine vorgegebene Bedingung, die einen Katalysator aufwärmt, erfüllt ist, wobei der Katalysator, der Abgas reinigt, auf einer abgasstromabwärts liegenden Seite der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zünd-Controller den Zündzeitpunkt der Zündkerze zu einem Zeitpunkt vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs steuert, wenn die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, nicht erfüllt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner eine Drehzahlerfassungseinheit, die eine Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst, umfasst, wobei der Einspritz-Controller eine Steuerung derart durchführt, dass der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aller Zeiten im Kompressionshub im Vergleich mit der hohen Drehzahl der Brennkraftmaschine verzögert ist, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine niedrig ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Hohlraum auf einer Brennkammerseite im Kolben gebildet ist, ein erstes Einspritzloch, das einer Seite der Zündkerze, die den Kraftstoff in der Brennkammer zündet, zugewandt ist, und ein zweites Einspritzloch, das der Hohlraumseite zugewandt ist, in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gebildet sind und der Einspritz-Controller einen Zeitpunkt, zu dem eine Verlängerungsachse eines Schwerpunkts eines Kraftstoffsprühnebels, der vom zweiten Kraftstoffeinspritzloch eingespritzt wird, den Hohlraum schneidet, zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines Mals unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt der Zündkerze setzt.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf einer Einlassöffnungsseite der Brennkammer angeordnet ist und der Hohlraum des Kolbens in einem Bereich von der Seite in der Nähe der Einlassöffnung zu einer Position, die einer Gleitrichtung des Kolbens entspricht, bei einer Zündposition zwischen einer positiven und einer negativen Elektrode der Zündkerze in einer Oberfläche auf einer Brennkammerseite des Kolbens gebildet ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner einen Einlass-Controller umfasst, der das Ventil schließt, wenn eine Steuerung zum Einspritzen des Kraftstoffs im Kompressionshub mindestens zweimal durchgeführt wird, wobei die Einlassöffnung mit der Brennkammer verbunden ist, um Luft zuzuführen, und die Einlassöffnung eine Trennwand, die einen Innenraum der Einlassöffnung in einen ersten Kanal, durch den Luft zu einer Umfangskantenseite der Brennkammer strömt, und einen zweiten Kanal, durch den Luft zu einem Zentrum der Brennkammer strömt, trennt, und ein Ventil, das einen Luftstrom zum ersten Kanal unterbricht, enthält.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Luft/Kraftstoff-Gemisch von Luft und Kraftstoff um die Zündkerze zum Zündzeitpunkt der Zündkerze, die den Kraftstoff in der Brennkammer zündet, größer als ein durchschnittliches Äquivalenzverhältnis in der Brennkammer ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Katalysator, der das Abgas reinigt, auf der abgasstromabwärts liegenden Seite der Brennkraftmaschine angeordnet ist und der Einspritz-Controller eine Steuerung durchführt, um den Kraftstoff mindestens zweimal im Kompressionshub einzuspritzen, wenn die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, erfüllt ist, und eine Steuerung durchführt, um den Kraftstoff im Kompressionshub nicht einzuspritzen, wenn die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, nicht erfüllt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einen Ventilkörper, einen Ventilsitz, der eine Sitzoberfläche enthält, auf der Ventilkörper aufsitzt, eine Nadel, die den Ventilkörper ansteuert, und eine Spule, durch die ein Ansteuerstrom geleitet wird, um die Nadel anzusteuern, enthält und der Einspritz-Controller einen Bewegungsbetrag des Ventilkörpers zu einem Bewegungsbetrag steuert, der kleiner als ein maximaler Bewegungsbetrag beim Einspritzen von Kraftstoff mindestens eines Mals im Kompressionshub ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Katalysator, der das Abgas reinigt, auf der abgasstromabwärts liegenden Seite der Brennkraftmaschine angeordnet ist und der Einspritz-Controller eine Steuerung durchführt, derart, dass das Einspritzen von Kraftstoff mindestens eines Mals im Einlasstakt durchgeführt wird, und eine Steuerung durchführt, derart, dass ein Einspritzzeitpunkt des Einlasshubs vorgerückt wird, wenn die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, nicht erfüllt ist, im Vergleich mit einem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, erfüllt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner einen Auflade-Controller umfasst, der einen Kompressor derart betreibt, dass ein Einlassdruck der Brennkraftmaschine höher als ein Atmosphärendruck erhöht wird, wenn die vorgegebene Bedingung, die den Katalysator aufwärmt, erfüllt ist, wobei der Katalysator, der das Abgas reinigt, und der Kompressor, der eine Menge von Luft, die durch die Brennkraftmaschine aufgenommen wird, durch die Leistung des Abgases erhöht, auf der abgasstromabwärts liegenden Seite der Brennkraftmaschine angeordnet sind.