DE60015885T2

DE60015885T2 - Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungszündung

Info

Publication number: DE60015885T2
Application number: DE60015885T
Authority: DE
Inventors: Koji Yokohama-shi Hiraya; Akihiro Iiyama; Tomonori Yokohama-shi Urushihara; Kazuya Yokosuka-shi Hasegawa; Tsuyoshi Yokosuka-shi Taniyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: EP1085191A3; US6425367B1; EP1085191B1; EP1085191A2; DE60015885D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat, durch die ununterbrochen Kraftstoff (direkt) in eine Brennkammer eines Motorzylinders eingespritzt wird, und einen Kolben, dessen Verdichtungswirkung ein Gemisch von Luft mit Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer veranlasst, selbstgezündet zu werden (Selbstzündung).
Beschreibung der zugehörigen Technik
Da in einer im Wesentlichen verfügbaren Benzinbrennkraftmaschine, wenn das Gemisch von Luft mit Benzinkraftstoff abgemagert wird, um die Kraftstoffverbrauch zu schonen, eine Verbrennung infolge einer Funkenzündung durch eine Zündkerze und einer Flammenausbreitung dazu neigt, instabil zu werden, gibt es natürliche eine Grenze beim Abmagern des Gemischs von Luft mit Benzinkraftstoff. Zusätzlich kann während einer Magerverbrennungs-Verbrennung ein katalytischer Wandler, um ein Abgas zu reinigen, seine Reinigung nicht entfalten, besonders eine Reduzierungswirkung von NOx so hoch wie die Verbrennung, die einen Zustand der Verbrennung in einer Brennkammer zu einer Zeit eines stöchiometrischen Gemischs von Luft mit Benzinkraftstoff anzeigt.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung mit einem hohen Verdichtungsverhältnis vorgeschlagen worden, die eine Selbstzündungsverbrennung, verursacht durch einen Kolben, ausführt, um so eine magere Verbrennung des Gemischs von Luft mit Benzinkraftstoff und eine niedrige Emission von schädlichen Abgaskomponenten zu erreichen, wie durch ein Vereinigte Staaten-Patent Nr. 5, 535, 716, herausgegeben am 16. Juli 1996 (das einer Japanese Patent Application First Publication No. Heisei 7–332141 entspricht) beispielhaft dargestellt ist.
Zusätzlich zeigt eine Japanese Patent Application First Publication No. Heisei 10-266878, veröffentlicht am 06. Oktober 1998, beispielhaft eine weitere vorher vorgeschlagene Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung.
In dieser Japanese Patent Application First Publication No. Heisei 10–266878 ist ein Zeitintervall vorgesehen, währenddessen die Brennkammer zwischen einem Ventilschließzeitpunkt eines Auslassventiles und einem Ventilöffnungszeitpunkt eines Einlassventiles in einem Verdichtungsselbstzündungs-Antriebsbereichs fest geschlossen ist, der von einem Motor-Niedriglastbereich zu einem Motor-Mittellastbereich festgelegt ist, ein Ventilschließzeitpunkt des Auslassventiles verzögert wird, wie die Motorlast erhöht wird, ein Ventilöffnungszeitpunkt des Einlassventiles festgelegt wird, vorschoben zu sein, so dass das oben beschriebene feste Schließzeitintervall allmählich verkürzt wird. Überdies wird in dem Motor-Niedriglastbereich und in einem Motor-Hochlastbereich der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventiles früher (vorverschoben) und in dem Motor-Mittellastbereich der Ventilschließzeitpunkt desselben später (verzögert) vorgenommen.
Somit gibt es einen stabilen Selbstzündungsantrieb während des Motorlastbereiches von dem Motor-Niedriglastbereich zu dem Motor-Mittellastbereich und die Motor-Hochlastbereiche werden möglich.
Zusammenfassung der Erfindung
Als die Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung ist früher eine In-Zylinder-Benzinbrennkraftmaschine vom Direkteinspritzungstyp vorgeschlagen worden. Jedoch kann diesem Fall ist ein bloßes Einstellen eines Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes auf einen Zeitpunkt während eines Ansaughubes eines Motorzylinders, um die Luft innerhalb der Brennkammer mit Kraftstoff homogen zu mischen, keine vorteilhafte Verbrennungsstabilität erreichen, und die verengt ihrerseits einen Bereich, der einen Verdichtungs-Selbstzündungsverbrennungsantrieb ermöglicht.
Andererseits ist es in der anderen vorher vorgeschlagenen Benzinbrennkraftmaschine mit Selbstzündung, die in der oben ausgewiesenen Japanese Patent Application First Publication No. Heisei 10-266878 notwendig, die Öffnungs- oder Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile mit der Erhöhung in der Motorbelastung kontinuierlich zu verändern. Ein Aufbau solch einer oben beschriebener, stufenlos veränderbaren Ventilzeitpunktvorrichtung ist sehr komplex und ist schwierig in dem Motor tatsächlich montiert zu werden. Daher können ein Reduzierung in der Motorzuverlässigkeit und ein Anstieg in den Kosten bei der Herstellung und Unterhaltung desselben nicht vermieden werden.
Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung zu schaffen, die den möglichen Bereich des Selbstzündungs-Verbrennungsantriebs erweitert, um Verbesserungen in einer Einlassluft-Ladeeffektivität und in einem Kraftstoffsparen zu erreichen, und die eine stabile Selbstzündungsverbrennung über einen möglichst breiten Bereich des Selbstzündungs-Verbrennungsantriebs mit einer verbesserten Selbstzündung, ohne der Notwendigkeit einer stufenlos veränderbaren Ventilzeitpunktvorrichtung, erreichen kann, was die Herstellungskosten und die Wartungskosten erhöhen würde und die Motorzuverlässigkeit reduzieren würde.
Entsprechend eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung vorgesehen, die aufweist: einen Kraftstoffeinspritzer, durch den der Benzinkraftstoff ununterbrochen in eine Brennkammer eines Motorzylinders eingespritzt wird; einen Kolben des Zylinders, dessen Verdichtungswirkung ein Gemisch von Luft und Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer veranlasst, selbstgezündet zu werden; ein Einlassventil, dessen Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halben Weg durch einen Ansaughub des Kolbens festgelegt wird; ein Auslassventil, dessen Ventilschließzeitpunkt auf einen Punkt auf halben Weg durch den Auslasshub desselben festgelegt wird; und einen Kraftstoffeinspritz-Steuerabschnitt, der den Benzinkraftstoff-Einspritzzeitpunkt und die Menge pro einem Verbrennungstakt steuert, die pro einem Verbrennungstakt durch den Kraftstoffeinspritzer in einer derartigen Weise eingespritzt wird, um eine erste Benzinkraftstoffeinspritzung festzulegen, die während eines negativen Ventilüberlappungsintervalls ausgeführt wird, während sowohl die Auslass-, als auch das Einlassventile geschlossen sind, und um eine zweite Benzinkraftstoffeinspritzung festzulegen, die während zumindest entweder von dem Ansaughub oder dem anschließenden Verdichtungshub ausgeführt werden soll.
Entsprechend eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung vorgesehen, die aufweist: eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für das direkte Einspritzen eines Benzinkraftstoffes in eine Brennkammer jedes Zylinders; eine Kolbeneinrichtung, deren Verdichtungswirkung ein Gemisch von Luft mit Benzinkraftstoff veranlasst, innerhalb der Brennkammer selbstgezündet zu werden; eine Einlassventileinrichtung, deren Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halben Wege durch einen Ansaughub der Kolbeneinrichtung in einem entsprechenden Motorzylinder festgelegt wird; eine Auslassventileinrichtung, deren Schließzeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege von einem Auslasshub festgelegt wird; eine Einrichtung zum Festlegen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, um einen Zeitpunkt einer ersten Kraftstoffeinspritzung festzulegen, die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt während eines minus-Überlappungsintervalls ausgeführt wird, während dessen sowohl die Einlass- und die Auslassventile jedes Motorzylinders geschlossen sind, und zum Festlegen, dass eine zweiten Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt während zumindest entweder der Ansaughub, oder der anschließende Verdichtungshub ausgeführt wird, wodurch die erste und zweite Einspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung innerhalb desselben Verbrennungstaktes ausgeführt werden.
Entsprechend noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, das auf eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbst zündung anwendbar ist, das aufweist: Vorsehen eines Kraftstoffeinspritzers, durch den ununterbrochen Benzinkraftstoff in eine Brennkammer eines Motorzylinders eingespritzt wird; Vorsehen eines Gemischs von Luft und Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer, um durch einen Verdichtungsvorgang eines Kolbens des Motorzylinders selbstgezündet zu werden; Vorsehen eines Einlassventiles, dessen Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege durch einen Ansaughub des Kolbens festgelegt wird, Vorsehen eines Auslassventiles, dessen Schließzeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege durch einen Auslasshub desselben festgelegt ist; und Steuern des Benzinkraftstoff-Einspritzzeitpunktes und der Menge pro Verbrennungstakt, die durch den Kraftstoffeinspritzer in einer derartigen Weise eingespritzt werden, dass eine erste Benzinkraftstoffeinspritzung während einer minus- Ventilüberlappung festgelegt wird, während der sowohl die Auslass-, als auch die Einlassventile geschlossen sind und eine Benzinkraftstoffeinspritzung, während zumindest entweder dem Ansaughub, oder dem anschließenden Verdichtungshub festgelegt wird.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Sub-Kombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein schematischer Aufbau einer Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung.
1B ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuereinheit (ECU), die in der 1A gezeigt ist.
Die 2A, 2B und 2c sind integrale und beispielhafte Ansichten, die Ventilöffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile der in der 1a gezeigten Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung repräsentiert, eine Beziehung des festlegbaren Bereichs der Kraftstoffeinspritzzeitpunkte zu einer Motorlast und eine Beziehung einer Kraftstoffmenge zu der Motorlast.
Die 3a und 3B sind integrale und charakteristische Diagramme der in der 1 gezeigten Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die eine Beziehung eines Zeitpunktes einer ersten Kraftstoffeinspritzung zu einer Verbrennungsstabilität und einem Kraftstoffverbrauch während eines Niedriglastzustandes repräsentiert.
Die 4A und 4B sind charakteristische Diagramme der in der 1 gezeigten Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die eine Beziehung einer Rate einer Kraftstoffmenge bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung zu einer gesamten Kraftstoffeinspritzmenge repräsentieren, die eine Summe der Einspritzmengen der ersten Kraftstoffeinspritzung und einer zweiten Kraftstoffeinspritzung ist, eingespritzt bei einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während der Niedriglastbedingung des Selbstzündungsmotors in der 1A, zu der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffverbrauchs.
Die 5A und 5B sind charakteristische Diagramme der in der 1 gezeigten Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die eine Beziehung repräsentiert der Rate der ersten Kraftstoffeinspritzmenge, eingespritzt bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung, zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge, die die Summe der ersten Kraftstoffeinspritzmenge und der zweiten Kraftstoffeinspritzmenge, eingespritzt bei einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während eines Motorantriebszustandes, der einen mittleren Motorlastzustand und einem hohen Motorlastzustand enthält, zu der Verbrennungsstabilität und zu dem Kraftstoffverbrauch, bei dem die Verdichtungsselbstzündung in dem Selbstzündungsmotor in der 1A möglich ist.
Die 6A und 6b sind charakteristische Diagramme der in der 1A gezeigten Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die eine Beziehung des Zeitpunktes der ersten Kraftstoffeinspritzung während der Motorantriebsbedingung, die den mittleren Motorlastzustand und einen hohen Motorlastzustand enthält, zu der Verbrennungsstabilität und zu dem Kraftstoffverbrauch, bei dem die Verdichtungsselbstzündung in dem Selbstzündungsmotor in der 1A möglich ist.
7 ist ein schematischer Aufbau der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Arbeits-Ablaufdiagramm, das einen Kraftstoffeinspritz-Steuerablauf repräsentiert, der einen Verbrennungsstabilitätssensor in der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, gezeigt in der 7, verwendet.
9 ist ein Arbeits-Ablaufdiagramm, das einen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerablauf repräsentiert, der einen Klopffestigkeitssensor in der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, gezeigt in der 7, verwendet.
Die 10A und 10B sind beispielhafte Darstellungen der Ventilzeitpunkte, die die Ventilöffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile des Motors repräsentieren, wobei 10A repräsentiert, dass ein Ventilschließzeitpunkt des Auslassventils und eine Ventilöffnungszeitpunkt des Einlassventils in der Nähe zu einer oberen Kolben-Totpunktmitte platziert sind, so dass eine vorbestimmte Ventilüberlappung (O/L) festgelegt ist, und wobei die 10B repräsentiert, dass ein minus-Ventilüberlap pungsintervall (das als ein minus-Ventil O/L abgekürzt werden kann) festgelegt ist, in der sowohl die Einlass-, als auch die Auslassventile vollständig geschlossen sind.
11 ist ein schematisches Kreislaufblockdiagramm der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine beispielhafte Darstellung des Ventilzeitpunktes, die die Ventilöffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile in dem Fall des dritten Ausführungsbeispieles, gezeigt in der 11, repräsentiert.
Die 13A und 13B sind charakteristische Diagramme, die die Verbrennungsstabilität und den Kraftstoffverbrauch in Bezug auf die Rate der Menge, eingespritzt bei der ersten Kraftstoffeinspritzung zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge während eines Niedrig-Motordrehzahlbereiches des Motorantriebszustandes in dem Fall des dritten Ausführungsbeispieles, das in der 11 gezeigt wird, repräsentiert.
Die 14A und 14B sind charakteristische Diagramme, die die Verbrennungsstabilität und den Kraftstoffverbrauch in Bezug auf die Rate der Menge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge während eines mittleren Motordrehzahlbereiches des Motorantriebszustandes in dem Fall des dritten Ausführungsbeispieles, das in der 11 gezeigt wird, repräsentiert.
Die 15a und 15B sind charakteristische Diagramme, die die Verbrennungsstabilität und den Kraftstoffverbrauch in Bezug auf die Rate der Menge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge während eines hohen Motordrehzahlbereiches des Motorantriebszustandes in dem Fall des dritten Ausführungsbeispieles, das in der 11 gezeigt wird, repräsentiert.
16 ist ein schematisches Kreislaufblockdiagramm der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung.
17 ist ein Arbeitsablaufdiagramm, das einen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerablauf in dem Fall des vierten Ausführungsbeispieles in der 16 zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein besseres Verstehen der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Vor dem Erläutern eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung wird nachstehend jeder Ventilzeitpunkt von sowohl den Einlass- und Auslassventilen der Normalbenzin-Brennkraft maschine und der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in Bezug auf die 10A und 10B beschrieben.
Wie in der 10A gezeigt, sind sowohl ein Ventilschließzeitpunkt EVC eines Auslassventiles ETH, als auch ein Ventilöffnungszeitpunkt IVO eines Einlassventiles INT in einer Nähe einer oberen Totpunktmitte TDC platziert, die ihr zugehöriger Kolben erreicht hat, so dass eine vorbestimmte Ventilüberlappung (O/L ind der 10A) festgelegt ist.
Andererseits sind die Ventilzeitpunkte der Einlassventile INT und der Auslassventile ETH festgelegt, um einen Ventilzeitpunkt von einer sogenannten minus-Überlappung (MINUS-O/L in der 10B) derart zu schaffen, dass der Ventilschließzeitpunkt EVC des Auslassventiles auf halben Wege durch einen Auslasshub ist, der Ventilöffnungszeitpunkt IVO des Einlassventiles auf halben Wege durch einen Ansaughub ist, und sowohl die Auslass-, als auch die Einlassventile gemeinsam geschlossen sind. Dies bedeutet, dass in Bezug zu dem in der 10A gezeigten Ventilzeitpunkt der Ventilschließzeitpunkt EVC des Auslassventiles (im Hinblick auf einen Kurbelwinkel) in die Richtung auf dem halben Wege durch den Auslasshub vorverschoben ist, und gleichzeitig der Ventilöffnungszeitpunkt EVO des Auslassventiles verzögert ist (im Hinblick auf den Kurbelwinkel) zu einem Zeitpunkt in der Nähe des unteren Totpunktes BTDC, den der Kolben erreicht hat (BDC in den 10A und 10B). Für das Einlassventil wird der Ventilöffnungszeitpunkt IVO verzögert, so dass ein Zeitintervall von dem Ventilschließzeitpunkt EVC des Auslassventiles zu einem oberen Totpunkt des Kolbens TDC ungefähr gleich zu einem Zeitintervall von dem oberen Totpunkt des Kolbens TDC zu dem Ventilöffnungszeitpunkt IVO des Einlassventiles gleich ist. Zusätzlich ist der Ventilschließzeitpunkt IVC des Einlassventiles bei einem Zeitpunkt in der Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens BTDC gleichzeitig vorverschoben. Zu dieser Zeit ist die Ventilüberlappung, platziert in der Nähe des oberen Totpunktes TDC des Kolbens, nicht vorhanden, aber die minus-O/L- ist vorhanden.
Da solch eine Zeitintervall einer minus-O/L, wie oben beschrieben, vorgesehen ist, wird ein verbranntes Gas, das aus der Brennkammer nicht ausgelassen wird, fest eingeschlossen und verdichtet. Ein originales Hochtemperatur-Verbrennungsgas wird heißer. Der Kraftstoff wird dann während des minus-Überlappungs-Zeitintervalls eingespritzt. Eine Vergasung des eingespritzten Kraftstoffes wird mittels eines übrig gebliebenen verbrannten Gases unterstützt. Wenn mit einem Fall verglichen wird, bei dem der Kraftstoff lediglich und nur während des Ansaughubes eingespritzt wird, könnte eine Zündfähigkeit verbessert werden.
Wenn jedoch die gesamte Menge einer erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge pro einen Verbrennungstakt nur während der minus-Ventil O/L-Überlappung eingespritzt wird, tritt innerhalb jedes entsprechenden Zylinders ein Temperaturanstieg auf. Daher wird die Einlassluft-Ladeeffektivität reduziert und der Kraftstoffverbrauch reduziert.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1A ist die Darstellung eines Gesamtaufbaus einer Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ein Kolben 3 ist bewegbar (eine hin- und hergehende Bewegung) innerhalb eines Zylinderblocks 1 in einer vertikalen Richtung untergebracht.
Es zu beachten, dass derselbe Aufbau des Motors, wie in der 1a gezeigt, auf jeden der anderen Zylinderblöcke anwendbar ist.
Ein Zylinderkopf 5 ist mit einem Einlassventil 11 versehen, das einen Einlassanschluss 7 mittels eines Einlassnockens 9 öffnet oder schließt, und einem Auslassventil, das einen Auslassanschluss 13 mittels eines Auslassnockens 15 öffnet oder schließt.
Ein Kraftstoffeinspritzer 21, der Benzinkraftstoff in eine Brennkammer 19 direkt (oder ununterbrochen) einspritzt, ist in einem Zylinderblock 1 in der Nähe des Einlassanschluss 7 des Zylinderkopfes 5 platziert.
Ein Kraftstoffeinspritzvorgang des Kraftstoffeinspritzers 21 wird mittels einer Steuereinheit 25 gesteuert.
Die Steuereinheit 25 enthält einen Mikrocomputer, der im Wesentlichen eine CPU (Zentralrechnereinheit) 25a hat, einen ROM (Nur-Lesespeicher) 25b, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 25c, einen Eingangsanschluss 25d, einen Ausgangsanschluss 25e und eine gemeinsame Datenleitung, wie in der 1B gezeigt.
Ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge für die Brennkammer 19 werden mittels der Steuereinheit 25 in Abhängigkeit von jeweils dem Öffnungs-/Schließzeitpunktsignal V des Einlassventiles 11 und einem Motorlastsignal L gesteuert.
Sowohl der Einlassnocken 9, als auch der Auslassnocken 15 werden für das Einlassventil 11 und das Auslassventil 17 betätigt, um einen derartigen Ventilzeitpunkt zu haben, dass das minus-Ventilüberlappungsintervall (minus-Ventil O/L), wie in der 10B gezeigt, erzeugt wird. Dies bedeutet, sowohl der Einlassnocken 9, als auch der Auslassnocken 15 werden betätigt, um einen derartigen Ventilzeitpunkt zu haben, dass mit dem Schließzeitpunkt des Auslassventiles 17, bewegt auf die Hälfte der Strecke durch einen Auslasshub des entsprechenden Kolbens, und mit dem Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles 11, bewegt zu einer Hälfte der Strecke durch einen Ansaughub desselben, sowohl das Auslassventil 17, als auch das Einlassventil 11 während des minus-Ventil-O/L Intervalls geschlossen werden.
Zusätzlich wird die Benzin-Brennkraftmaschine festgelegt, um ein verhältnismäßig hohes Verdichtungsverhältnis, gleich zu oder höher als 12 zu haben, um einen Verdichtungs-Selbstzündungsantrieb zu haben.
Es ist zu beachten, das eine Zündkerze, die im Wesentlichen in der Benzin-Brennkraftmaschine gefunden wird, nicht in dem Zylinderkopf 5 vorgesehen ist, wie in der 1a gezeigt.
Eine Motorlast wird entsprechend einer Kraftstoffeinspritzmenge mit einer ungefähr konstanten Einlassluftmenge bestimmt.
Die 2A, 2B und 2C zeigen einhellig Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventiles 11 und des Auslassventiles 17, eine Beziehung zwischen den festlegbaren Bereichen S₁ und S₂ in der Last und in den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkten, und eine Beziehung zwischen der Last und jeweils den Kraftstoffeinspritzmengen T₁ und T₂.
Das Auslassventil 17 wird bei EVC geschlossen, wird aber bei EVO geöffnet, und das Einlassventil 11 wird bei IVO geöffnet, wird aber bei IVC geschlossen.
Ein Intervall zwischen EVC und IVO sieht das minus-Ventil O/L-Intervall vor, währenddessen sowohl das Einlassventil 11, als auch das Auslassventil 17 gemeinsam geschlossen sind.
Die Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffeinspritzer 21 in die Brennkammer 19 wird während des minus-Ventilüberlappungs-(minus O/L) Intervalls über den festlegbaren Bereich ausgeführt, der unterschiedlich ist entsprechend einer Last, bezeichnet durch S₁ bei einer ersten Kraftstoffeinspritzung, und über den festlegbaren Bereich S₂ als eine zweite Kraftstoffeinspritzung, bei einem frühen Zustand des Ansaughubes, bei dem das Einlassventil 11 beginnt, geöffnet zu werden. Falls das minus-Intervall-O/L Intervall festgelegt ist, ist das Gas, nach der Verbrennung, das nicht aus der Brennkammer 19 ausgelassen ist, fest eingeschlossen und das Verbrennungsgas wird mit dem Kolben, der sich nach oben bewegt, verdichtet. Das originale, verbrannte Hochtemperaturgas erreicht infolge der Verdichtungswirkung durch den Kolben 3 eine höhere Temperatur. Unter solch einer Hochtemperatur-Atmosphäre, wie oben beschrieben, wird der Benzin-Kraftstoff bei der ersten Einspritzung eingespritzt, so dass eine Reformation des eingespritzten Kraftstoffes vorverschoben wird.
Zu dieser Zeit wird eine Molekülkette gebrochen, um ein Radikal zu bilden und eine Reaktion des Benzin-Kraftstoff mit einer kleinen Menge von Sauerstoff, der in dem verbrannten Gas verblieben ist, wird bis zu einem Aldehyd vorverschoben. Solch eine Reformation von Kraftstoff, wie oben beschrieben, verbessert die Zündfähigkeit und kann einen stabilen Verdichtungs-Selbstzündungsantrieb selbst in einem Fall eines Benzin-Kraftstoffes, der eine geringe Zündfähigkeit hat, realisieren.
In dem Fall, bei dem die Verdichtungsselbstzündung unter einem Niedriglast-Motorzustand realisiert wird, ist die Kraftstoffeinspritzmenge während des minus-Ventil O/L Intervalls zu klein , um die Reformation des Kraftstoffes nicht vor zu verschieben, die Verbrennung wird instabil und der Kraftstoffverbrauch wird verschlechtert. Umgekehrt ergibt eine zu große Kraftstoffeinspritzmenge eine stabile Verbrennung und eine ausreichende Kraftstoffreformation, ergibt aber auch das Vorverschieben in der Kraftstoffreformation. Überdies tritt eine Wärmeerzeugung zu der Zeit des minus-Ventil O/L Intervalls auf. In solch einem Fall, wie oben beschrieben, wird eine Effektivität, die aus dem Kraftstoff entnommen wird, abfallen und der Kraftstoffverbrauch wird verschlechtert.
In dem Fall, in dem der Benzin-Kraftstoff während des minus-Ventil O/L Intervalls eingespritzt wird, sind optimale Werte sowohl bei den Kraftstoffeinspritzzeitpunkten, als auch bei den Kraftstoffmengen unter Berücksichtigung der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffsparens vorhanden.
Die 3A und 3B zeigen die Beziehungen zwischen den Einspritzzeitpunkten einer ersten Kraftstoffeinspritzung, der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffverbrauchs während eines Niedriglast-Motorzustandes.
Entsprechend der Diagramme in den 3a und 3B wird der Benzin-Kraftstoff über einen Bereich, bezeichnet durch A in den 3a und 3B bei einem Anfangszustand des Ventilschließzeitpunktes (EVC) des Auslassventiles 17 eingespritzt (dies bedeutet zu einer Zeit unmittelbar vor der Ventilschließung (EVC) des Auslassventiles 17), so dass sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft sind (ergeben vorteilhafte Werte).
Die 4A und 4B zeigen integral die Beziehung einer Rate der Einspritzmenge bei einer ersten Kraftstoffeinspritzmenge zu einer gesamten Kraftstoffeinspritzmenge, die eine Summe der Einspritzmengen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen bildet, zu der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffverbrauchs während des oben beschriebenen Antriebszustandes (dem Niedriglast-Motorzustand).
Entsprechend der in den 4A und 4B gezeigten Diagrammen wird es deutlich, dass die Rate von 15% bis 45% von der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, so dass sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft werden können. Falls die Rate der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge unter 15% ist, werden sowohl die Verbrennungsstabili tät, als auch der Kraftstoffverbrauch (das Kraftstoffsparen) verschlechtert. Wenn die Rate zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge über 45% ist, wird die Verbrennungsstabilität verbessert, aber der Kraftstoffverbrauch wird verschlechtert.
Falls die Benzin-Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubes in der zweiten Einspritzung von Benzin-Kraftstoff während des Niedriglast-Motorzustandes ausgeführt wird, kann für den Motor eine ausreichende Last als ein Niedriglast-Motorantrieb erreicht werden. Diese zweite Kraftstoffeinspritzung bei dem Anfangszustand des Ansaughubes wird so ausgeführt, dass der eingespritzte Kraftstoff die eingesaugte Luft (Einlassluft) kühlt und die Einlassluftladeeftektivität wird somit verbessert. Die Kraftstoffeinspritzmenge bei der zweiten Einspritzung wird erhöht, wie die Motorlast erhöht wird, wie in den 2A bis 2C gezeigt.
Andererseits ist während eines Antriebszustandes, der einen Mittelast-Motorzustand bis zu einem Hochlast-Motorzustand enthält, bei denen die Verdichtungsselbstzündung möglich ist, eine gesamte Kraftstoffeinspritzmenge, die die Summe der Mengen bei den ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen ist, erhöht. Da die Zündfähigkeit während des oben beschriebenen Antriebszustandes üblicherweise hoch ist, ist die Kraftstoffeinspritzmenge, die während des minus-Ventil O/L Intervalls eingespritzt wird, eine extrem geringe Menge. Diese extrem geringe Menge ist ein Optimum.
Die 5A und 5B zeigen die Verbrennungsstabilität und den Kraftstoffverbrauch sowohl in Bezug auf die Rate der ersten Kraftstoffeinspritzmenge zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge während des oben beschriebenen Mittelast-Motorzustandes und des Hochlast-Motorzustandes.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, wird es deutlich werden, dass die Rate der Menge der ersten Kraftstoffeinspritzmenge, die vorteilhafte Verbrennungsstabilität und Kraftstoffverbrauch zeigt, von 5% bis 20% reicht.
Falls die Rate unter 5% ist, werden sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch verschlechtert. Falls die Rate über 15% ist, wird eine vorteilhafte Verbrennungsstabilität erreicht, aber der Kraftstoffverbrauch wird verschlechtert.
Die Kraftstoffeinspritzmenge während der Mittelast-Motor- und Hochlast-Motorzuständen, während der der Verdichtungs-Selbstzündungsantrieb möglich ist, wird, wie in den 2a bis 2C entlang mit dem Anstieg der Last gezeigt ist, reduziert. Daher ergibt die Kraftstoffeinspritzmenge ein Optimum für die erste Kraftstoffeinspritzmenge während des oben genannten Antriebszustandes derart, dass die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge entlang des Anstiegs in der Last erhöht wird und die Zündstabilität verbessert wird.
In der Annahme, dass die erste Kraftstoffeinspritzmenge während des minus-Ventil O/L Intervalls während des oben beschriebenen Zustandes Null ist, wird die Zündfähigkeit nicht stabil und die Verbrennungsstabilität wird verschlechtert.
Wenn die Belastung hoch wird, wird eine kleine Menge von Benzin-Kraftstoff bei der ersten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, so dass die Zündfähigkeit stabil wird und der Kraftstoffverbrauch wird verbessert.
Im Gegensatz dazu, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersten Einspritzung erhöht wird, wird die Zündfähigkeit auch verbessert, um eine Klopffestigkeit zu erhöhen und die zweite Kraftstoffeinspritzmenge während des Ansaughubes wird dementsprechend reduziert. Daher wird die Einlassluft-Ladeeffektivität reduziert und der Kraftstoffverbrauch wird verschlechtert.
Während des Antriebszustandes der oben beschriebenen Mittelast-Motor- bis Hochlast-Motorzustände ist eine Wirkung der Kraftstoffdeformation nicht so notwendig, wie in dem fall des Niedriglastzustandes. Daher ist es für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nicht notwendig, auf einen Anfangszustand des Schließzeitpunktes des Auslassventiles 17 festgelegt zu werden. Die Kraftstoffeinspritzung kann auf irgendeine Position von dem Auslassventil-Schließzeitpunkt (EVC) zu dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes festgelegt werden. Wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt den oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes überschreitet, wird die Wirkung der Kraftstoffdeformation unzureichend und sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch werden verschlechtert.
Die 6A und 6B zeigen integral die Beziehung des ersten Kraftstoffeinspritzzeitpunktes der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffverbrauchs während des Motorantriebszustandes von dem Mittelast-Motorzustand zu dem Hochlast-Motorzustand, bei dem der Verdichtungs-Selbstzündungsantrieb möglich ist.
Wie in den 6A und 6B gezeigt, wird es deutlich, dass selbst wenn der Benzin-Kraftstoff bei irgendeiner Position über einem Bereich, bezeichnet durch B, von einem Anfangszustand des Ventilschließzeitpunktes (EVC) des Auslassventiles 17, bis zu dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes eingespritzt wird, sind sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft. Wenn jedoch der erste Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu einer Zeit nach dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes erfolgt, wird es aus den 6A und 6B deutlich, dass sowohl die Verbrennungsstabilität, als auch der Kraftstoffverbrauch verschlechtert werden.
Während des oben beschriebenen Hochlast-Motorzustandes wird die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge erhöht und die Zündfähigkeit wird hoch. Daher ist es nicht not wendig Kraftstoff während des minus-Ventil O/L Intervalls einzuspritzen. Die gesamten erforderlichen Kraftstoffeinspritzmengen werden während des Ansaughubes eingespritzt.
Die Kraftstoffeinspritzmenge bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung unter dem Niedriglast-Motorantrieb und während des Mittelast-Motorzustandes und eines Hochlast-Motorzustandes, während derer die Verdichtungsselbstzündung möglich ist, wird festgelegt, um gleich zu oder über der Hälfte der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge zu sein. Dies verursacht die Kühlwirkung der Einlassluft infolge des bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Benzin-Kraftstoffes, so dass die Einlasslufteffektivität verbessert wird.
Wie oben beschrieben, wird während des minus-Ventil O/L Intervalls die ganze (gesamte) Kraftstoffeinspritzmenge nicht auf einmal eingespritzt, sondern eine geringe Menge des Kraftstoffes wird bei der ersten Einspritzung eingespritzt und danach wird die verbleibende Kraftstoffeinspritzmenge als die zweite Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, oder alternativ kann die einzelne Kraftstoffeinspritzung nur während des Ansaughubes ausgeführt werden. Somit werden der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge optimal gesteuert. Demzufolge können ohne Hinzufügung von speziellen Teilen und Steuerungen sowohl Verbesserungen in der Einlassluft-Ladeeffektivität, als auch in dem Kraftstoffverbrauch erreicht werden.
Ein stabiler Verbrennungsantrieb des in der 1a gezeigten Motors kann über den gesamten Lastantriebsbereich sichergestellt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
7 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind jeweils ein Verbrennungsstabilitätssensor 27, um die Verbrennungsstabilität zu erfassen, und ein Klopffestigkeitssensor 29, um die Klopffestigkeit zu erfassen, an dem Zylinderblock 1, wie in der 1A gezeigt, montiert. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Last sind grundsätzlich dieselben wie jene in dem Fall des ersten Ausführungsbeispieles. Der Verbrennungsstabilitätssensor 27 kann ein Drehzahlsensor sein, um die Motordrehzahl zu erfassen, der Verbrennungsdrucksensor 29, um einen Druck innerhalb der entsprechenden Brennkammer zu erfassen, oder ein Schwingungssensor, um eine Motorschwingung zu erfassen.
8 zeigt ein Arbeits-Ablaufdiagramm, das einen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerablauf, der den Verbrennungsstabilitätssensor 27 verwendet.
In einem Schritt 801 in der 8 erfasst und liest die Steuereinheit 25 die Verbrennungsstabilität mittels des Verbrennungsstabilitätssensors 27.
In einem Schritt 803 bestimmt die Steuereinheit 25, wenn die erfasste Verbrennungsstabilität, wenn sie einen festgelegten Wert überschreitet, schlechter wird (nämlich instabil wird). Falls in dem Schritt 803 mit JA entschieden wird, geht der in der 8 gezeigte Schritt zu einem Schritt 805. In dem Schritt 803 geht der in der 8 gezeigte Ablauf zu dem Schritt 805. In dem Schritt 805 erhöht die Steuereinheit 25 die Einspritzmenge in der ersten Kraftstoffeinspritzung während des minus-Ventil O/L Intervalls. In dem nächsten Schritt 807 reduziert dementsprechend die Steuereinheit 25 die Kraftstoffeinspritzmenge in der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubes.
Da die Kraftstoffeinspritzmenge während des minus-Ventil O/L Intervalls erhöht ist, wie in der 8 gezeigt, wird eine Größe der Kraftstoffreformation erhöht und die Benzinkraftstoff-Zündfähigkeit wird verbessert. Somit kann eine stabile Verbrennung erreicht werden.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Kraftstoffeinspritz-Mengenablauf mittels des Klopffestigkeitssensors 29 repräsentiert.
In einem Schritt 901 erfasst und liest die Steuereinheit 25 die Festigkeit des Klopfens durch den Klopffestigkeitssensor 29.
In dem nächsten Schritt 903 bestimmt die Steuereinheit 25, wenn die erfasste Festigkeit des Klopfens über einer Grenze der Klopffestigkeit ist.
Falls mit JA in dem Schritt 903 entschieden wird, geht der Ablauf, gezeigt in der 9, zu einem Schritt 905.
In dem schritt 905 vermindert die Steuereinheit 25 die Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung während des minus-Ventil O/L Intervalls.
In dem nächsten Schritt 907 verzögert die Steuereinheit 25 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bis zu dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes auf ein Maximum.
In einem Schritt 909 erhöht die Steuereinheit 25 die Kraftstoffeinspritzmenge in der zweiten Zeit gemeinsam mit der Verminderung in der ersten Kraftstoffeinspritzmenge. Die Temperatur innerhalb der Brennkammer 19 wird vermindert und die Klopffestigkeit wird reduziert.
In dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel können die Verbrennungsstabilität und die Klopffestigkeit mittels des Verbrennungsstabilitätssensors 27 und dem Klopffestigkeitssensor 29 gesteuert werden. Daher kann eine schnelle Übereinstimmung in einer vorübergehenden Veränderung in der Last erreicht werden und ein hoch-ansprechbarer Antrieb der Brennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung erreicht werden.
Zusätzlich tritt sogar eine sehr kleine Veränderung in dem Antriebszustand infolge einer Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzers 21 und infolge einer Adhäsion von Kohlenstoff an einer Wand der Brennkammer 19, nämlich eine Alterungsveränderung der Brennkraftmaschine, auf. Die Verbrennungsstabilität und die Klopffestigkeit werden aufeinanderfolgend gesteuert, so dass der stabile Verdichtungs-Selbstzündungsantrieb, der zu der Altersveränderung leicht reagiert, erhalten werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
11 zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in dem dritten Ausführungsbeispiel enthält: einen Zylinder 10; einen Zylinderkopf 20; einen Kolben 30; eine Einlassanschluss 40; einen Auslassanschluss 50; ein Einlassventil 60; ein Auslassventil 70; einen Einlassnocken 80, um das Auslassventil 40 anzutreiben; einen Kraftstoffeinspritzer 100, um Benzin-Kraftstoff direkt in die Brennkammer einzuspritzen; einen Kurbelwinkelsensor 110, um ein Impulsfolgensignal synchron mit einer Kurbelwellenumdrehung auszugeben; und eine Steuereinheit 200 (nachstehend einfach als die ECU bezeichnet (ECU ist eine Abkürzung für Motorsteuereinheit), die eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für den Kraftstoffeinspritzer 100 des Zylinders 10 steuert.
Die ECU 200 enthält in funktioneller Hinsicht: einen rpm-Berechnungsabschnitt 210, der die Motordrehzahl berechnet (z. B. in einer rpm (Umdrehung pro Minute)) auf der Grundlage eines Kurbelwinkel-Sensorsignals (Impulsfolgensignal) von dem Kurbelwinkelsensor 110; ein Einspritzmengen – Verhältnisberechnungsabschnitt 220, der ein Verhältnis zwischen den Einspritzmengen bei der ersten Kraftstoffeinspritzung und bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit seiner Motordrehzahl berechnet, oder eine Rate der ersten Einspritzmenge zu der gesamten (ganzen) Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, die die Summe der Einspritzmengen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzmengen ist; und einen Kraftstoffeinspritz-Antriebsabschnitt 230, der Antriebsimpulse erzeugt und ausgibt, so dass die Benzin-Kraftstoffeinspritzungen durch den Kraftstoffeinspritzer 100 bei den ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungstakt steuerbar ausgeführt werden.
In der ECU 200, gezeigt in der 11, berechnet der rpm-Berechnungsabschnitt 210 die Motordrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignales und gibt die berechnete Motordrehzahl zu dem Einspritzmengen – Verhältnisberechnungsabschnitt 220 aus.
Der Einspritzmengen – Verhältnisberechnungsabschnitt 220 bestimmt das Einspritzmengenverhältnis zwischen den Einspritzmengen bei der ersten Einspritzung und bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung durch Berechnung des Verhältnisses unter Verwendung einer Berechnungsgleichung, die vorher in einem Speicher, z. B. RAM oder ROM auf der Grundlage der Motordrehzahl, berechnet mittels des rpm-Berechnungsabschnittes 210, oder durch Aufsuchen eines Einspritzmengenverhältnis-Plan, vorher in dem Speicher auf der Grundlage der Motordrehzahl durch den rpm-Berechnungsabschnitt 210 in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl berechnet, gespeichert wurde.
Der Kraftstoffeinspritz-Antriebsabschnitt 230 legt den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung während des minus-Ventil O/L-Intervalls fest und legt den Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung während entweder des Ansaughubes, oder des anschließenden Verdichtungshubes fest.
Der Kraftstoffeinspritz-Antriebsabschnitt 230 empfängt Signale (nicht gezeigt) von dem Einlassluftmengen-Sensor und dem Beschleuniger-Öffnungswinkelsensor (nicht gezeigt), um die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen, die die Summe der Einspritzmengen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungstakt sind und teilt die gesamte Menge in Übereinstimmung mit dem Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 22 in die jeweiligen Einspritzmengen in die erste Kraftstoffeinspritzung und in die zweite Kraftstoffeinspritzung.
Die Kraftstoffeinspritzimpulse in Übereinstimmung mit jeder Einspritzmenge werden zu dem Kraftstoffeinspritzventil 100 ausgegeben. Das Verhältnis der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzmenge kann in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl verändert werden.
Die ECU 200 enthält den Mikroprozessor (wie in der 1B gezeigt) und ihr Steuerprogramm, obwohl sie durch eine verdrahtete Schaltkreislogik gebildet werden kann.
Es ist zu beachten, dass das Verdichtungsverhältnis der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in dem dritten Ausführungsbeispiel festgelegt wird, um ein verhältnismäßig hohes Verdichtungsverhältnis gleich zu oder oberhalb 12 zu haben, um die Benzin-Verdichtungsselbstzündung, die antreibt, möglich zu machen.
12 zeigt ein Ventilzeitpunktdiagramm des Einlassventiles 60 und des Auslassventiles 70.
Der Ventilschließzeitpunkt des Auslassventiles 70 ist festgelegt, um zu einem frühen Zeitpunkt als der obere Totpunkt (TDC) des Auslasshubes geschlossen zu sein, und der Ventilöffnungszeitpunkt des Einlassventiles 60 wird zu einem späteren Zeitpunkt als der obere Totpunkt des Auslasshubes geöffnet.
Somit ist das minus-(Ventil) O/L-Intervall, währenddem sowohl das Einlassventil, als auch das Auslassventil 60 und 70 geschlossen ist, vor und nach dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes vorhanden.
Zu dieser Zeit ist, da das Auslassventil 70 zu einem Zeitpunkt früher als der obere Totpunkt geschlossen wird, das Gas, das nach der Verbrennung nicht von der entsprechenden Brennkammer ausgeströmt wurde, in der Brennkammer fest eingeschlossen und wird mittels des Kolben 30 verdichtet.
Das ursprüngliche Hochtemperaturgas nach der Verbrennung erfährt infolge der Verdichtungswirkung des Kolbens 30 eine weitere Temperaturerhöhung. Wenn der Kraftstoff als die erste Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffeinspritzer 100 in die Brennkammer unter solch einer Atmosphäre, wie oben beschrieben, direkt eingespritzt wird, wird die Brennkammer einer höheren Temperatur gemeinsam mit dem Gas nach der Verbrennung innerhalb der Brennkammer ausgesetzt und die Reformation des Kraftstoffes wird vorverschoben.
Der Kraftstoff zerbricht in dieser Zeit in seine Molekülketten, um Radikale zu bilden und die Reaktion wird zu einem Aldehyd bei einer Verbrennung einer kleinen Menge von Sauerstoff, der in dem gas nach der Verbrennung zurückgelassen wird, vorverschoben.
Solch eine Kraftstoffreformation, wie oben beschrieben, veranlasst die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoffgemischs, das das Benzin enthält, das eine niedrige Zündfähigkeit besitzt, von Natur aus verbessert zu werden. Demzufolge kann ein stabiler Selbstzündungsantrieb erreicht werden.
Die 13A bis 15B sind Diagramme, die die Verbrennungsstabilität und den Kraftstoffverbrauch in einem Fall repräsentieren, in dem die Rate der Einspritzmenge bei der ersten Kraftstoffeinspritzmenge zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge zu den Zeiten eines Niedriglast-Motordrehzahlbereiches, einem Mittellast-Motordrehzahlbereiches und eines Hochlast-Motordrehzahlbereiches verändert wird, wie später beschrieben wird. Es ist zu beachten, dass in diesen Figuren die 13A bis 15B die Verbrennungsstabilität besser als wird, da jedes Diagramm in der Verbrennungsstabilität in eine Richtung nach unten geht, wie aus jeder der 13a bis 15B gesehen wird.
Die 13A und 13B zeigen integral die Beziehung der Rate der Einspritzmenge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung, die während des minus-Ventil O/L-Intervalls ausgeführt wird, zu der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge und zu dem Kraftstoffverbrauch in dem Fall, in dem der zweite Kraftstoffeinspritzungs-(Start-) zeitpunkt entweder auf den Ansaughub oder den Verdichtungshub festgelegt wird, und die Motor drehzahl so gering wie 600 rpm ist (nämlich ein Niedrigdrehzahl-Motorbereich, der eine Motor-Leerlaufdrehzahl enthält).
Da in dem Fall von solch einem Niedrigdrehzahl-Motorbereich, wie oben beschrieben, der Selbstzündungsantrieb leicht erreicht werden kann, zeigt die Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersten Einspritzung Null oder gleich zu oder unter 10% während des minus-Ventil O/L-Intervalls an, um die Selbstzündungsverbrennung zu unterstützen. In diesem Fall zeigen die Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffverbrauch einen optimalen Wert an.
In einem Fall, in dem die Einspritzmenge bei der ersten Kraftstoffeinspritzung, ausgeführt während des minus-Ventil O/L-Intervalls, mehr als 10 % ist, wird die Kraftstoffdeformation auch während des minus-Ventil O/L-Intervalls vorverschoben. Die Wärmeerzeugung wird weiter eingeschlossen. Demzufolge zeigt eine Hauptverbrennung, um in einer zweiten Hälfte des Verdichtungshubes gestartet zu werden, eine magere Verbrennung. Demzufolge wird die Verbrennungsstabilität verschlechtert und der Kraftstoffverbrauch wird auch verschlechtert.
Die 14A und 14B zeigen integral die Beziehung der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersten Einspritzung, ausgeführt während des minus-Ventil O/L-Intervalls, zu der gesamten Einspritzmenge zu der Verbrennungsstabilität, und die Kraftstoffeinspritzung in einem Fall, in dem der zweite Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt während entweder der Ansaughub oder der Verdichtungshub ausgeführt wird, und die Motordrehzahl ebenso in der Mitte wie 1200 rpm ist (während eines Mitteldrehzahl-Motorbereichs).
Da in solch einem Mitteldrehzahl-Motorbereich, wie oben beschrieben, die Selbstzündungsverbrennung nicht so früh wie in dem Fall des Niedrigdrehzahl-Motorbereichs erreicht werden kann, wird die Einspritzmenge, um während des minus-Ventil O/L-Intervalls eingespritzt zu werden, in einem Grad benötigt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Rate der Kraftstoffeinspritzmenge, eingespritzt bei der ersten Einspritzung, zu der gesamten Einspritzmenge in dem Mitteldrehzahl-Motorbereich, auf 15% bis 45% festgelegt. Daher wird es deutlich, dass die Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffverbrauch einen optimalen Wert anzeigen.
In einem Fall, in dem die Rate der Einspritzmenge geringer als 15% ist, ist die Selbstzündungsverbrennung nicht stabil und die Verbrennung wird verschlechtert.
Andererseits wird in einem Fall, in dem die Rate der Einspritzmenge mehr als 45% beträgt, die Verbrennungsstabilität nicht zu sehr verschlechtert, aber ein Kühlverlust wird infolge der Wärmeerzeugung während des minus-Ventil O/L-Intervalls reduziert. Demzufolge wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
Die 15a und 15B zeigen integral die Beziehung der Rate der Einspritzmenge, eingespritzt bei der ersten Einspritzung, ausgeführt während des minus-Ventil O/L-Intervalls, zu der gesamten Einspritzmenge in einem Fall, in dem der zweite Kraftstoffeinspritzzeitpunkt entweder während des Ansaug-, oder während des Verdichtungshubes festgelegt wird, und die Motordrehzahl ebenso hoch wie 2400 rpm ist (während eines Hochdrehzahl-Motorbereichs).
Daher wird in solch einem Hochdrehzahl-Motorbereich, wie oben beschrieben, ein Zeitintervall von der Kraftstoffeinspritzungszeit zu der Verbrennungszeit verkürzt, und es wird schwierig die Selbstzündungsverbrennung zu erreichen. Eine große Kraftstoffmenge, die während des minus-Ventil O/L-Intervalls eingespritzt werden soll, ist notwendig, um die Selbstzündungsverbrennung zu unterstützen.
In einem Fall, in dem die Rate der ersten Kraftstoffeinspritzung festgelegt wird gleich oder größer als 40% während des Hochdrehzahl-Motorbereichs zu sein, zeigen die Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffverbrauch optimale Werte.
Andererseits kann in dem Fall, in dem die Rate der Einspritzmenge, eingespritzt bei der ersten Kraftstoffeinspritzung, unter 40% ist, der stabile Selbstzündungsantrieb nicht erreicht werden.
Da die Steuerung über die Selbstzündungsverbrennung in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung nur durch die Steuerung über die Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt wird, um mit den allgemein bekannten kontinuierlich veränderbaren Ventilzeitpunktvorrichtungen ausgerüstet zu werden, gibt es keinen Anstieg in den Herstellungskosten und in den Unterhaltungskosten.
Da zusätzlich die vorhandene Erfindung in der herkömmlichen Brennkraftmaschine durch die Modifikation des Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltsystems oder des Kraftstoffeinspritz-Steuerprogramms anwendbar ist, ist es mit der vorliegenden Erfindung verhältnismäßig leicht, diese in die herkömmliche Brennkraftmaschine aufzunehmen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
16 zeigt ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
In dem vierten Ausführungsbeispiel kann die ECU 200 einen Klopffestigkeits-Bestimmungsabschnitt 240; einen Verbrennungsstabilitäts-Bestimmungsabschnitt 250; und einen Einspritzzeitpunkt-Steuerabschnitt 260 zusätzlich zu dem Klopffestigkeitssensor 120 und dem Verbrennungsstabilitätssensor 130, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt, enthalten. Der Klopffestigkeitssensor 120 kann ein G-Sensor sein (Schwerkraft sensor), um eine Beschleunigung zu erfassen, veranlasst durch Schwingungen in dem Zylinder 10 oder in dem Zylinderkopf 20, oder kann ein In-Zylinder-Drucksensor sein, um den Druck innerhalb des Zylinders 10 zu messen.
Der Verbrennungsstabilitätssensor 130 kann ein G-Sensor (Schwerkraftsensor) sein, um die Beschleunigung, veranlasst durch die Veränderung, zu erfassen, oder kann der In-Zylinder-Drucksensor sein, um den Druck innerhalb des Zylinders 10 zu messen. Es ist zu beachten, dass die Erfassung der Verbrennungsstabilität durch die Erfassung der Veränderungen in den Impulswiederholungsintervallen des Kurbelwinkel-Sensorsignals, abgeleitet von dem Kurbelwinkelsensor 110, ausgeführt werden kann.
Der Klopffestigkeits-Bestimmungsabschnitt 240 bestimmt, ob die Festigkeit des Klopfens im Übermaß einer bestimmten Grenzfestigkeit auf der Grundlage des Signales, abgeleitet von dem Kurbelwinkelsensor 110, ist.
Der Verbrennungsstabilitäts-Bestimmungsabschnitt 250 bestimmt, ob die Verbrennungsstabilität, erfasst durch den Stabilitätssensor 130 über einer bestimmten, oberen Grenze ist.
Der Kraftstoffeinspritz-Zeitpunktsteuerungsabschnitt 260 verändert den ersten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Start-) in Übereinstimmung mit einem Ergebnis der Bestimmung durch entweder den Klopffestigkeits-Bestimmungsabschnitt 240 oder den Verbrennungsstabilitäts-Bestimmungsabschnitt 250.
In dem vierten Ausführungsbeispiel erfasst in einem Fall, in dem der Selbstzündungsantrieb ausgeführt wird, der Klopffestigkeitssensor 120 die Klopffestigkeit. Der Klopffestigkeits-Bestimmungsabschnitt 240 bestimmt, ob die erfasste Klopffestigkeit über einer bestimmten festgelegten Grenze ist. Falls diese Grenze überschritten wird, verzögert der Einspritzzeitpunkt-Steuerabschnitt 260 den Einspritzzeitpunkt der ersten Einspritzung während des minus-Ventil O/L-Intervalls.
Ein Intervall der Kraftstoffdeformation während des minus-Ventil O/L-Intervalls verlängert gleichzeitig ein Vorbereitungszeitintervall des Klopfens. Die Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes verursacht das Vorbereitungsintervall des Klopfens verkürzt zu werden, so dass die Klopffestigkeit entlastet wird. In diesem Fall ist, da es nicht notwendig ist, die Rate der Kraftstoffeinspritzmengen zu verändern, kein Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und die Verbrennungsstabilität gegeben.
In dem vierten Ausführungsbeispiel erfasst der Stabilitätssensor die Verbrennungsstabilität und der Verbrennungsstabilitäts-Bestimmungsabschnitt 250 bestimmt, ob die erfasste Stabilität über der bestimmten Stabilitätsobergrenze ist.
Falls der Verbrennungsstabilitäts-Bestimmungsabschnitt 250 bestimmt, dass die erfasste Stabilität im Übermaß der bestimmten Stabilitätsobergrenze ist, verschiebt der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Steuerabschnitt 260 den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung während des minus-Ventil O/L-Intervalls. Wenn das Kraftstoffdeformations-Zeitintervall, um den Selbstzündungsantrieb zu unterstützen, lang wird, wird folglich der Selbstzündungsantrieb stabil. In diesem Fall ist, da es nicht notwendig ist, die Rate der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzmengen zu verändern, kein Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und die Verbrennungsstabilität gegeben.
17 zeigt ein Arbeitsablaufdiagramm zum Erläutern eines Betriebs des vierten Ausführungsbeispiels der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung.
In einem Schritt S10 gibt die ECU 200 das Kurbelwinkel-Sensorsignal, das Beschleunigeröffnungs-Winkelsignal und das Einlassluftmengen-Sensorsignal ein.
In einem Schritt S12 berechnet die ECU 200 die Motordrehzahl und die Motorlast auf der Grundlage der Eingabeveränderungs-Sensorsignale.
In einem Schritt S14 berechnet die ECU 200 die gesamte (ganze) Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungstakt aus der Motordrehzahl und der Motorlast.
Als nächstes berechnet die ECU 200 das Verhältnis zwischen den Kraftstoffeinspritzmengen, die in der ersten Einspritzung und in der zweiten Einspritzung entsprechend der Motordrehzahl in einem Schritt S16 eingespritzt werden.
Dieses Verhältnis wird unter Verwendung der vorher gespeicherten Berechnungsgleichung oder durch Aufsuchen des Verhältnisses aus dem vorher gespeicherten Plan berechnet.
Als nächstes berechnet die ECU 200 in einem Schritt S18 die erste Einspritzmenge und die zweite Einspritzmenge aus der gesamten Einspritzmenge und dem Einspritzmengenverhältnis.
Als nächstes erfasst die ECU 200 in einem Schritt S20 die Klopffestigkeit mittels eines Klopffestigkeitssensors 120.
In dem nächsten Schritt S22 bestimmt die ECU 200, ob die erfasste Klopffestigkeit über einer vorbestimmten Festigkeitsgrenze ist.
Falls in dem Schritt S22 mit JA (übersteigend) entschieden wird, geht der Ablauf zu einem Schritt S24, bei der die ECU 200 den ersten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Start-) festlegt, der verzögert werden soll. Falls mit NEIN (nicht übersteigend) entschieden wird, springt der Ablauf zu einem Schritt S26.
In einem Schritt S26 erfasst die ECU die Verbrennungsstabilität mittels des Verbrennungsstabilitätssensors 130.
In dem nächsten Schritt S28 bestimmt die ECU 200, ob die erfasste Stabilität unter der Stabilitätsuntergrenze ist.
Falls in einem Schritt S28 mit NEIN (nicht unter der Stabilitätsuntergrenze) entschieden wird, springt der Ablauf zu einem Schritt S32. Falls in einem Schritt S28 mit JA (unter der Stabilitätsuntergrenze) entschieden wird, geht der Ablauf zu einem Schritt S30, bei dem die ECU 200 den ersten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der vorverschoben werden soll.
In einem Schritt S32 führt die ECU 200 die erste Kraftstoffeinspritzung bei der ersten Kraftstoffeinspritzung bei dem festgelegten Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt (Starteinspritzungszeitpunkt) aus, der während des minus-Ventil O/L-Intervalls liegt.
In einem Schritt S34 führt die ECU 200 die zweite Kraftstoffeinspritzung während entweder des Ansaughubes oder des Verdichtungshubes aus.
Daher werden in dem vierten Ausführungsbeispiel der Klopffestigkeitssensor 120 und der Verbrennungsstabilitätssensor 130 verwendet, um ständig den Verbrennungszustand in jedem Zylinder zu überwachen und die Kraftstoffeinspitzzeitpunkte werden unmittelbar vorverschoben oder verzögert, wenn alle oder entweder die Klopffestigkeit, oder die Verbrennungsstabilität über ihren Grenzen für den Verbrennungszustand sind, um auf den Normal-Verbrennungszustand zurückgeführt zu werden, wobei die Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung in dem vierten Ausführungsbeispiel mit dem vorübergehenden Antriebszustand umgehen kann, der in der Antwortcharakteristik vorteilhaft ist. Zusätzlich wird es möglich, die stabile Selbstzündungsverbrennung mit einem vorteilhaften Kraftstoffverbrauch unter jeder Antriebsbedingung zu erreichen.
Es ist zu beachten, dass obwohl jede der 1A, 7, 11 und 16 einen repräsentativen Einzel-Zylinderaufbau zeigen, die vorliegende Erfindung selbstverständlich auf alle anderen Zylinder der Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung anwendbar ist, weil deren Aufbau derselbe ist und die Ventilanzahl der Einlass- und Auslassventile mehrfach sein kann.
Obwohl die Erfindung oben in Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. Modifikationen und Veränderungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles werden die Fachleute im Lichte der oben vorgestellten Lehren auftreten. Der Umfang der Erfindung wird in Bezug auf die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die aufweist: eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, durch die Benzinkraftstoff direkt in eine Brennkammer eines Motorzylinders eingespritzt wird; einen Kolben des Motorzylinders, dessen Verdichtungsvorgang ein Gemisch von Luft mit Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer veranlasst, selbstgezündet zu werden; ein Einlassventil, dessen Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege während eines Ansaughubes des Kolbens festgelegt wird; ein Auslassventil, dessen Schließzeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege während eines Auslasshubes desselben festgelegt wird; und einen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt, der den Benzinkraftstoff-Einspritzungszeitpunkt und die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespitzte Menge pro einem Verbrennungstakt in solch einer Weise steuert, dass eine erste Benzinkraftstoff-Einspritzung festgelegt wird, die während eines negativen Ventilüberlappungsintervalls ausgeführt wird, während dem sowohl die Auslass-, als auch die Einlassventile geschlossen sind, und dass eine zweite Benzinkraftstoffeinspritzung festgelegt wird, die während zumindest entweder eines Ansaughubes oder des anschließenden Verdichtungshubes ausgeführt wird.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Einspritzungszeitpunkt der ersten Benzinkraftstoffeinspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schließzeitpunkt des Auslassventiles unter einer Motor-Niedriglast-Bedingung festlegt, die geringer als eine vorbestimmte Last ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Einspritzungszeitpunkt der ersten Benzinkraftstoffeinspritzung auf einen Zeitpunkt während eines Zeitintervalls von einer Zeit unmittelbar nach dem Schließzeitpunkt des Auslassventiles, bis zu einer Zeit festlegt, bei der der Kolben einen oberen Totpunkt des Auslasshubes unter einem Motorlastzustand von einer mittleren Motorlast, die gleich ist zu, oder höher als eine erste vorbestimmte Last, aber niedriger als eine zweite vorbestimmte Last, in zu einem Motor-Hochlast-Zustand erreicht hat, die höher als die zweite vorbestimmte Last ist, und in dem ein Verbrennungsantrieb mit Verdichtungsselbstzündung möglich ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die erste Kraftstoffeinspritzung festlegt, die nicht ausgeführt werden soll, aber die zweite Kraftstoffeinspritzung festlegt, die während des Ansaughubes ausgeführt werden soll, wobei die Kraftstoff-Einspritzmenge bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung einer gesamten Gesamteinspritzungsmenge entspricht, die pro Verbrennungstakt unter einem Motorzustand mit hoher Last erforderlich ist, die höher als eine vorbestimmte Last ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Einspritzungszeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles während des Ansaughubes des Kolbens festlegt.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die Einspritzmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung auf eine Menge festlegt, die gleich ist zu, oder größer ist als eine Hälfte einer Gesamteinspritzungsmenge, die eine Summe von jeder Einspritzungsmenge der ersten und zweiten Einspritzungen ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt eine Rate der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung bezogen auf eine Gesamteinspritzungsmenge, die eine Summe der Einspritzungsmengen bei der ersten und zweiten Einspritzung ist, auf 15 bis 45 % unter einem Motor-Niedriglast-Zustand festlegt, der niedriger als ein vorbestimmte Last ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 7, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die Rate der Einsprit zungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung relativ der Gesamteinspritzungsmenge derart festlegt, dass die Rate vermindert wird, wenn die Motorlast unter einem Motorlastzustand von einem Motor-Niedriglast-Zustand, der geringer als eine vorbestimmte Last ist, auf einen Motor-Hochlast-Zustand, der höher als eine weitere vorbestimmte Last ist, erhöht wird, und in dem eine Verdichtungs-Selbstzündungsverbrennung noch möglich ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, außerdem mit einem Verbrennungsstabilitätsdetektor, um eine Verbrennungsstabilität von in die Brennkammer eingespritzten Benzinkraftstoff zu erfassen, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt eine Rate der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung zu einer Gesamteinspritzungsmenge festlegt, die die Summe der Einspritzungsmengen der ersten und zweiten Einspritzungen ist, derart, dass die Rate erhöht wird, wenn der Verbrennungsstabilitätsdetektor einen instabile Verbrennungsstabilität derselben erfasst.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, außerdem mit einem Klopffestigkeitsdetektor, um eine Klopffestigkeit in dem Motorzylinder zu erfassen, und wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt eine Rate der Einspritzungsmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung zu einer Gesamteinspritzungsmenge, die die Summe der Einspritzungsmengen der ersten und zweiten Einspritzungen ist, festlegt, derart, dass die Rate erhöht wird, wenn der Klopffestigkeitsdetektor erfasst, dass die Klopffestigkeit über einem vorbestimmten Wert ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, außerdem mit einem Klopffestigkeitsdetektor, um eine Klopffestigkeit in dem Motorzylinder zu erfassen, und wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung so festlegt, dass diese verzögert wird, wenn der Klopffestigkeitsdetektor erfasst, dass die Klopffestigkeit über einem vorbestimmten Klopffestigkeitswert ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen festlegt, innerhalb desselben Verbrennungstaktes ausgeführt zu werden, und ein Verhältnis der Einspritzungsmenge der ersten Kraft stoffeinspritzung zu jener der zweiten Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit einer Motordrehzahl verändert.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzung festlegt, innerhalb desselben Verbrennungstaktes ausgeführt zu werden, und ein Verhältnis der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung zu einer Gesamteinspritzungsmenge, die die Summe der Einspritzungsmengen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzungen ist, erhöht, wenn eine Motordrehzahl erhöht wird.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 13, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die Rate der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung zu der Gesamteinspritzungsmenge auf einen Ratenwert festlegt, der gleich oder geringer als 10 % der Gesamteinspritzungsmenge unter einem Niedrig-Motor-Drehzahlbereich ist, der geringer als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist und eine Motorleerlaufdrehzahl enthält.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 13, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die Rate der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung relativ zu der Gesamteinspritzungsmenge auf einen Ratenwert festlegt, der von 15 % bis 45 % der Gesamteinspritzungsmenge unter einem Motordrehzahlbereich, der von einem Niedrig-Motor-Drehzahlbereich, der niedriger als eine erste vorbestimmte Motordrehzahl ist, bis zu einen Mittelmotor-Drehzahl-Bereich, der gleich ist zu, oder höher ist als die erste vorbestimmte Motordrehzahl, aber niedriger als ein zweiter vorbestimmter Motordrehzahl reicht.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 13, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt die Rate der Einspritzungsmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung auf einen Wert der Rate gleich zu, oder größer als 40 % der Gesamteinspritzungsmenge festlegt, unter einem Motordrehzahlbereich, der von einem Mittel-Motor-Drehzahlbereich, der gleich ist zu oder höher als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, aber niedriger als eine weitere vorbestimmte Drehzahl ist, bis in einem Hoch-Motor-Drehzahlbereich, der gleich ist zu oder höher als die andere vorbestimmte Motordrehzahl, reicht.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 13, außerdem mit einem Klopffestigkeitsdetektor, um eine Klopffestigkeit in einem Motorzylinder zu erfassen, und wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Einspritzungszeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung verzögert, wenn der Klopffestigkeitsdetektor erfasst, dass die erfasste Klopffestigkeit über einer vorbestimmten, zulässigen Grenze ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung nach Anspruch 13, außerdem mit einem Verbrennungsstabilitätsdetektor, um eine Verbrennungsstabilität des Gemischs des Benzinkraftstoffes zu erfassen, und wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt den Einspritzungszeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung festlegt, um vorverschoben zu werden, wenn der Verbrennungsstabilitätsdetektor erfasst, dass die Verbrennungsstabilität über einer vorbestimmten, zulässigen Grenze ist.
Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, die aufweist: eine Kraftstoffeinspritzungseinrichtung zum direkten Einspritzen von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer jedes Motorzylinders; eine Kolbeneinrichtung, deren Verdichtungsvorgang ein Gemisch von Luft mit Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer veranlasst, selbstgezündet zu werden; eine Einlassventileinrichtung, deren Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege eines Ansaughub der Kolbeneinrichtung in einem entsprechenden Motorzylinder festgelegt wird; eine Auslassventileinrichtung, deren Schließzeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege eines Auslasshubes festgelegt wird; eine Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt-Festlegungseinrichtungen zum Festlegen eines Zeitpunktes einer ersten Kraftstoffeinspritzung, ausgeführt durch die Kraftstoffeinspritzungseinrichtung, zu einem Zeitpunkt während eines negativen Ventilüberlappungsintervalls, während dem sowohl Einlass-, als auch die Auslassventile jedes Motorzylinders geschlossen sind, und zum Festlegen solch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung, durch die Kraftstoffeinspritzungseinrichtung zu einem Zeitpunkt, während zumindest entweder der Ansaughub oder der anschließende Verdichtungshub ausgeführt werden, wodurch die ersten und die zweiten Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzungseinrichtung innerhalb desselben Verbrennungstaktes ausgeführt werden.
Verfahren, anwendbar auf eine Benzinbrennkraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung, mit: Vorsehen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, durch die Benzinkraftstoff direkt in eine Brennkammer eines Motorzylinders eingespritzt wird; Vorsehen eines Gemischs von Luft und Benzinkraftstoff innerhalb der Brennkammer, um durch einen Verdichtungsvorgang eines Kolbens des Motorzylinders selbstgezündet zu werden; Vorsehen eines Einlassventiles, dessen Öffnungszeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege eines Ansaughubes des Kolbens festgelegt wird; Vorsehen eines Auslassventiles, dessen Schließzeitpunkt auf einen Punkt auf halbem Wege eines Auslasshubes desselben festgelegt wird, und Steuern des Benzinkraftstoff-Einspritzungszeitpunktes und der Menge, eingespritzt durch die Kraftstoffeinspritzungseinrichtung pro Verbrennungstakt in solch einer Weise, dass eine erste Benzinkraftstoffeinspritzung während eines negativen Überlappungszeitintervalls festgelegt wird, während dem sowohl Einlass-, als auch Auslassventile geschlossen sind und eine zweite Benzinkraftstoffeinspritzung während zumindest entweder einem Ansaughub, oder dem anschließenden Verdichtungshub festgelegt wird.