DE60106325T2

DE60106325T2 - Steuerung eines selbstgezündeten Benzinmotors mit geschischter Magerverbrennung durch intelligente Einspritzung

Info

Publication number: DE60106325T2
Application number: DE60106325T
Authority: DE
Inventors: Koudai Yokosuka-shi Yoshizawa; Atushi Yokohama-shi Teraji; Ken Yonezawa-shi Naitoh
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: EP1156199A2; JP2001323828A; EP1156199B1; EP1156199A3; US20010045201A1; DE60106325D1; US6497213B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
Zum Verbessern der thermischen Wirksamkeit von Benzin-Brennkraftmaschinen ist eine Magerverbrennung bekannt, um eine verbesserte thermische Wirksamkeit durch Reduzieren der Pumpenverluste und durch Erhöhen des spezifischen Wärmeverhältnisses zu erzielen. Rundweg gesagt, die Magerverbrennung ist bekannt, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und niedrige NOx-Emissionen zu gewähren. Es gibt jedoch eine Grenze, bei der ein Motor mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch wegen Fehlzündung und Verbrennungsinstabilität, als ein Ergebnis einer langsamen Verbrennung, betrieben werden kann. Bekannte Verfahren, um die Magergrenze zu erweitern, enthalten das Verbessern der Zündfähigkeit des Gemischs durch Erhöhung der Kraftstoffvorbehandlung, z. B. durch Verwenden von atomisierten Kraftstoff oder verdampften Kraftstoff, und durch Erhöhen der Flammengeschwindigkeit durch Einleiten einer Ladungsbewegung und -turbulenz in das Luft-/Kraftstoffgemisch. Letztlich ist die Verbrennung durch Selbstzündung für das Betreiben eines Motors mit sehr mageren Luft-/Kraftstoffgemischen vorgeschlagen worden.
Wenn bestimmte Bedingungen innerhalb einer homogenen Ladung des Luft-/Kraftstoffgemisches während des Niedriglast-Betriebes eingehalten werden, kann eine Selbstzündung auftreten, wobei eine Volumenverbrennung stattfindet, die gleichzeitig von vielen Zündplätzen innerhalb der Ladung initiiert wird, was zu einer sehr stabilen Leistungsabgabe, sehr sauberer Verbrennung und einer hohen thermischen Wirksamkeit führt. Die in der gesteuerten Selbstzündungsverbrennung erzeugte NOx-Emission ist im Vergleich beim Ausbreiten der Flammenfront und der heterogenen Ladungsdruck-Zündungsverbrennung auf der Grundlage einer dazugehörigen Diffusions-Flamme sehr niedrig. In den letzteren zwei Fällen, jeweils repräsentiert durch den Funkenzündungsmotor und den Dieselmotor, ist die Temperatur des verbrannten Gases innerhalb der Ladung mit sehr hohen örtlichen Temperaturwerten äußerst heterogen, was eine hohe NOx-Emission erzeugt. Im Gegensatz dazu wird in der gesteuerten Selbstzündungs verbrennung, wo die Verbrennung durch die Ladung von vielen Zündorten gleichmäßig verteilt wird, die Temperatur des verbrannten Gases mit viel niedrigeren örtlichen Temperaturwerten im Wesentlichen homogen, was zu einer sehr niedrigen NOx-Emission führt.
Motoren, die unter der gesteuerten Selbstzündungsverbrennung betrieben werden, sind bereits erfolgreich in Zweitakt-Benzinmotoren, die ein herkömmliches Verdichtungsverhältnis verwenden, demonstriert worden. Es wird angenommen, dass das hohe Verhältnis des verbrannten Gases, das aus dem vorherigen Takt verbleibt, d. h., der restliche Inhalt innerhalb der Zweitakt-Benzinbrennkammer für das Schaffen der heißen Ladungstemperatur verantwortlich ist und die aktive Kraftstoffradikale notwendig sind, um die Selbstzündung in einem sehr mageren Luft-/Kraftstoffgemisch zu unterstützen. In Viertakt-Motoren ist, weil der restliche Inhalt niedrig ist, die Selbstzündung schwieriger zu erreichen, kann aber durch Erwärmen der Einlassluft auf eine Hohe Temperatur oder durch signifikantes Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses induziert werden.
In all den oben genannten Fällen kann der Bereich der Motordrehzahlen und Motorbelastungen, in dem eine gesteuerte Selbstzündungsverbrennung erreicht werden kann, relativ schmal sein. Der verwendete Kraftstoff hat auch eine signifikante Wirkung auf den Betriebsbereich, so z. B. haben Dieselkraftstoff und Methanolkraftstoff breitere Selbstzündungsbereiche als Benzinkraftstoff.
Eine Selbstzündung in Viertakt-Motoren, die durch Erwärmen des Kraftstoffes und signifikantes Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses induziert wird, wird in der US-A 5,535,716 beschrieben, die die den Vorrang von der Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-150487 beansprucht, die als JP-A 7-332141 am 22. Dezember 1995 offengelegt wurde. Der Benzinkraftstoff wird in den Einlassanschluss, zu einem beträchtlich großen Zeitraum bevor das Einlassventil geöffnet wird, eingespritzt, so dass das Luft-/Benzin-Kraftstoffgemisch in dem Einlassanschluss vor dem Eintreten in die Brennkammer ausreichend erwärmt wird. Das Gemisch wird durch die Verdichtungszündung, ausgeführt bei einem hohen Druck, gezündet. Da der in den Einlassanschluss eingespritzte Benzinkraftstoff vollständig vor dem Eintreten in die Brennkammer verdampft wird, wird eine zuverlässige Verdichtungszündung erreicht. Das Verdichtungsverhältnis reicht von ungefähr 14 zu 20. Die Verwendung eines Bereiches der Verdichtung von 17,7 wird als die am meisten bevorzugte Ausführung in dieser Veröffentlichung beschrieben. Das Einspritzen des Benzinkraftstoffes wird während eines vorbestimmten Zeitraumes von 10 Grad des Kurbelwinkels, bevor das Einlassventil geschlossen wird, bis zu 110 Grad des Kurbelwellenwinkels, bevor das Einlassventil geöffnet wird, ausgeführt.
Die JP-A 10-266878 zeigt eine Technik, um die Selbstzündung von Benzinkraftstoff über einen vorbestimmten Belastungsbereich von leichter Belastung zu hoher Belastung durch Einstellen des Schließzeitpunktes eines Auslassventiles sowie der Öffnungs- und Schließzeitpunkte eines Einlassventiles zu errechen. Entsprechend dieser bekannten Technik wird über den vorbestimmten Belastungsbereich ein Öffnungszeitpunkt unveränderbar bei einer Kurbelwinkelposition vor einem unteren Totpunkt (BDC) des Ausdehnungshubes gegen die Veränderungen der Belastungsanforderung gehalten, aber ein Schließzeitpunkt des Auslassventiles wird eingestellt, um die Kurbelpositionen vor einem oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes gegen die veränderte Belastungsanforderung zu verändern. Ein Drosselventil wird über diesen vorbestimmten Belastungsbereich vollständig geöffnet. Der Schließzeitpunkt des Auslassventiles verschiebt sich vor, wie die Belastungsanforderung niedrig wird, um die Menge des Abgases, das in einem Zylinder verbleibt, zu erhöhen, um die Menge von frischer Ladung zu vermindern. Um das Abgas zurück zu halten, wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles eingestellt, um die Kurbelpositionen nach der TDC-Position des Auslasshubes gegen das Verändern der Belastungsanforderung über den vorbestimmten Belastungsbereich zu verändern. Der Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles verzögert sich, wie die Belastungsanforderung niedrig wird. der Schließzeitpunkt des Einlassventiles wird eingestellt, um die Kurbelpositionen nach einem unteren Totpunkt (BDC) des Einlasshubes gegen das verändern der Belastungsanforderung über einen vorbestimmten Belastungsbereich zu verändern. Der Schließzeitpunkt des Einlassventiles verzögert sich allmählich, wie die Belastungsanforderung über einen Abschnitt des vorbestimmten Belastungsbereiches hoch wird und verschiebt sich dann allmählich vor, wie die Belastungsanforderung über den verbleibenden Abschnitt des vorbestimmten Belastungsbereiches hoch wird. Entsprechend dieser bekannten Technik steuert der Schließzeitpunkt des Auslassventiles die Menge von Auslassgas in dem Zylinder, um dadurch das verfügbare Brennkammervolumen für das zu empfangende Kraftstoffgemisch zu steuern, um dadurch die Belastung zu steuern. Außerdem verschiebt sich der Schließzeitpunkt des Einlassventiles während des Betriebes mit einer Belastung, wo eine Selbstzündung schwierig zu erreichen ist, nach vorn. Das Vorverschieben des Schließzeitpunktes erhöht ein Verdichtungsverhältnis, um dadurch die Temperatur des Gemischs in dem Zylinder zu erhöhen.
Die US-A 6,135,088, die der JP-A 11-182246 entspricht, zeigt ein gesteuertes Selbstzündungsmotor-Betriebsverfahren. Entsprechend dieses Verfahrens wird Auslassgas, das aus einem Auslassanschluss durch ein EGR-Rohr rezirkuliert wird, in die Brennkammer zugegeben, und danach wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff durch einen Einlassanschluss in die Brennkammer beim Start der Verdichtungsphase der Brennkammer zugegeben. Die Zugabe des Luft-/Kraftstoffgemisches erzeugt eine Schichtung zwischen dem Gemisch und dem Auslassgas, um vorteilhafte Bedingungen für die Selbstzündung innerhalb der Brennkammer zu schaffen.
Entsprechend dieses bekannten Verfahrens wird das Auslassgas verwendet, um die Temperatur des in die Brennkammer zugegebenen Luft-/Kraftstoffgemisches anzuheben, um das Herstellen einer vorteilhaften Bedingung für die Selbstzündung rund um den oberen Totpunkt des Kolben-Verdichtungshubes zu unterstützen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, den Selbstzündungsbereich einer Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine zu erweitern.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das oben genannte Ziel durch eine Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine erreicht, die zumindest einen Zylinder mit einem darinnen hin- und hergehenden Kolben, um eine Brennkammer zu bilden, aufweist. Der Motor weist auf:
eine erste Vorrichtung zum Zuführen von erstem Gas, das Sauerstoff enthält, zu der Brennkammer;
eine zweite Vorrichtung zum Zuführen von zweiten Gas, das Sauerstoff enthält, zu der Brennkammer, um eine geschichtete Verbrennung innerhalb der Brennkammer zu erhalten, wobei von dem ersten Gasgehalt gegenüber dem zweiten Gasgehalt das erste Gas in der Temperatur höher als das zweite Gas ist; und
ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Ausführen einer ersten Einspritzung des Benzinkraftstoffes in die Brennkammer zum Verteilen innerhalb des zweiten Gasgehaltes, und zum Ausführen einer zweiten Einspritzung des Benzinkraftstoffes in die Brennkammer zum Verteilen innerhalb des ersten Gasgehaltes, um dadurch eine Selbstzündung des Benzinkraftstoffes innerhalb des ersten Gasgehaltes der Brennkammer zu erreichen, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, um den Beginn der zweiten Einspritzung an ungefähr dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubes des Kolbens einzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird umso mehr geschätzt werden, wie dieselbe aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden wird, in denen gleiche Bezugszahlen und Buchstaben gleiche oder entsprechende Teile durchgehend über mehrere Ansichten bezeichnen.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine veranschaulicht, ein System und ein Verfahren zum Erweitern des Selbstzündungsbereiches einer Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Motorsteuerung entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Ventilzeitpunktdiagramm, das ein repräsentatives Beispiel der Ventilzeitpunkte der Einlass- und Auslasssteuervorrichtungen (Einlassventile und Auslassventile) für einen Funkenzündungs-Verbrennungsmodus veranschaulicht.
4 sieht ein Ventilzeitpunktdiagramm vor, das die Ventilzeitpunkte der Einlass- und Auslass-Steuervorrichtungen (Einlassventile und Auslassventile) für den Selbstzündungs-Verbrennungsmodus veranschaulicht.
5 ist ein Bereichsplan, der den erwiterten Selbstzündungsbereich sowie den Funkenzündungsbereich veranschaulicht.
6 ist eine grafische Darstellung der Selbstzündungsverbrennung gegen ein unterschiedliches Luft-/Kraftstoffverhältnis (A/F) oder Gas-/Kraftstoffverhältnis (G/F).
7 ist eine grafische Darstellung der Veränderung der Zündverzögerung gegen die Veränderung der Zylindertemperatur mit A/F als ein Parameter.
8 ist ein Diagramm, das innerhalb der Brennkammer das Wie veranschaulicht, um Frischluft in eine Brennkammer während des Einlasshubes zum Erzeugen der Schichtung, aus dem verbleibenden verbrannten Gasgehalt mit dem Frischluftgehalt, zuzuführen.
9 ist ein Diagramm, das die Schichtung zwischen den Zylinderinhalten bei einer Kurbelposition während des Verdichtungshubes veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das eine erste Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer, für die Verteilung in den Frischluftgehalt der Brennkammer, der den Auslassgasgehalt derselben umgibt, veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das eine zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer, für die Verteilung in den Auslassgasgehalt der Brennkammer veranschaulicht.
12 ist eine grafische Darstellung der Leistung eines Kraftstoffeinspritzers für die Direkteinspritzung in den Zylinder.
13 sieht eine Zylinderdruckkurve über den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes vor.
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Einsetzen der Steuerungslogik entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betriebsablauf zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist eine grafische Darstellung, wie sich die Klopfintensität verändert, wenn der Verbrennungsbeginn von innerhalb des Frischluftgehaltes verteiltem Benzinkraftstoff voranschreitet.
17 ist eine grafische Darstellung, wie sich die Zündung verzögert, d. h., eine Verzögerung zwischen dem Beginn der zweiten Einspritzung und dem Verbrennungsbeginn von in dem Frischluftgehalt verteiltem Kraftstoff.
18 ist ein Ablaufdiagramm, das Betriebsabläufe zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 entsprechend eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung darstellt.
19 ist ein Plan, der optimale Kurbelpositionen für den Einspritzbeginn für die zweite Einspritzung gegen die Belastung und die Motordrehzahl darstellt.
20A ist ein Diagramm, das die Menge des Auslassgasgehaltes rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes darstellt, wenn das Auslassgas von dem vorhergehenden Takt ein normales Temperaturniveau hat.
20B ist eine Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer der 20A.
21A ist ein Diagramm, das die Menge des Abgasgehaltes rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes darstellt, wenn das Auslassgas von dem vorhergehenden Takt die Temperatur beträchtlich niedriger als das normale Niveau der Temperatur hat.
21B ist eine Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer der 21A.
22A ist ein Diagramm, das die erhöhte Menge des Abgasgehaltes rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes darstellt, wenn das Auslassgas von dem vorhergehenden Takt eine Temperatur beträchtlich niedriger als das normale Niveau der Temperatur hat.
22B ist eine Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer der 22A.
23 ist ein Ablaufdiagramm, das Betriebsabläufe zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 entsprechend eines noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist ein Plan, der optimale oder gewünschte Werte der EGR-Rate gegen das Verändern der Werte der Temperatur des Auslassgases darstellt.
25 ist ein Diagramm, das zu der 8 ähnlich ist, das das Wie der Auslassgaszuführung zu einer Brennkammer und die Frischluft dazu für eine Schichtung des Abgasgehaltes mit dem Frischluftgehalt darstellt.
26 ist ein Diagramm, das zu der 10 ähnlich ist, das eine erste Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer zum Verteilen innerhalb des Frischluftgehaltes der Brennkammer darstellt.
27 ist ein Diagramm, das der 11 ähnlich ist, das eine zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer zum Verteilen innerhalb des Abgasgehaltes darstellt.
28 ist ein Ablaufdiagramm, das Betriebsabläufe zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 darstellt, wenn diese modifiziert sind, wie in der 25 dargestellt, entsprechend eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
Die 29A, 29B, 29C und 29D veranschaulichen die Einlassverdichtung, die Ausdehnung und die Auslasshübe eines Betriebstaktes entsprechend eines noch weiteren Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
30 ist ein Ventilhubdiagramm für den Funkenzündungsmodus.
31 ist ein Ventilhubdiagramm für den Selbstzündungsmodus.
32 ist ein Diagramm, das der 26 ähnlich ist, das eine erste Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer zum Verteilen innerhalb des Frischluftgehaltes der Brennkammer darstellt.
33 ist ein Diagramm, das der 27 ähnlich ist, das eine zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff in eine Brennkammer zum Verteilen innerhalb des Auslassgasgehaltes darstellt.
Der beste Modus zum Ausführen der Erfindung
Die 1 sieht ein Blockdiagramm eines Systems oder eines Verfahrens zum Erweitern des Selbstzündungsbereiches einer Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine vor. Das System 10 enthält eine Brennkraftmaschine, angezeigt im Wesentlichen durch das Bezugszeichen 12, in Verbindung mit einer Motorsteuerung 14.
In der 1 ist die Fläche einer Brennkammer des Motors 12 gezeigt. Der Motor 12 hat zumindest einen Zylinder 16 mit einem Kolben 18, der darin hin- und hergeht, um eine Brennkammer 20 zu bilden. Die Brennkammer 20 ist in Verbindung innerhalb des Einlassverteilers 22 und des Auslassverteilers 24 über Einlassventile 26 und Auslassventile 28 gezeigt, die durch veränderbare Ventilsteuerungen 30 und 32 betätigt werden. Der Kraftstoffeinspritzer 34 eines Kraftstoffeinspritzsystems ist in direkter Verbindung mit der Brennkammer 20, für die direkte Einspritzung von Benzinkraftstoff in die Brennkammer 20, gezeigt. Eine Drossel 35 wird verwendet, um die Luft für den Funkenzündungs-Verbrennungsmodus zu drosseln, aber sie ist für den Verbrennungsmodus zu drosseln, aber sie ist für den Selbstzündungs-Verbrennungsmodus vollständig geöffnet.
Eine Einlasssteuerungsvorrichtung 36 steuert die Strömung in die Brennkammer 20. Eine Auslasssteuerungsvorrichtung 38 steuert die Strömung aus der Brennkammer 20. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 zumindest ein Einlassventil 26, betätigt durch eine Ventilsteuerung 30, und eine Auslasssteuerungsvorrichtung 38 enthält zumindest ein Auslassventil 28, betätigt durch die Ventilsteuerung 32. Jedoch der Fachmann würde bemerken, dass es viele alternative Ausführungsbeispiele gibt.
In den Fällen, wo der Motor 12 eine Zündkerzenverbrennung betätigt, wird insbesondere der Steuerungszeitpunkt auf die Zündkerze 40 übertragen. In den Fällen, wo der Motor 12 eine Selbstzündungsverbrennung betätigt, wird kein Steuerungszeitpunkt auf die Zündkerze 40 übertragen.
Verschiedene Sensoren sind vorgesehen, um das Erreichen der Selbstzündung zu einem angemessenen Zündzeitpunkt über einen breiten Bereich der Motordrehzahl und der -belastung zu unterstützen. Verschiedene Sensoren können einen Einlassluft-Drucksensor 48 enthalten, der ein Signal vorsieht, das den Einlassluftdruck (P0) in einem Ausführungsbeispiel anzeigt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Auslassgas-Temperatursensor 44 verwendet, um eine verbrannte Gasrate oder Auslassgasrate zu bestimmen, d. h., das Verhältnis des verbrannten Gasgehaltes oder Auslassgasgehaltes der Brennkammer 20 zu dem gesamten verbrannten Gasgehalt oder Auslassgasgehalt und dem Luftgehalt. Der Auslassgas-Temperatursensor 44 sieht ein Signal vor, das das Auslassgas aus der Brennkammer 20 anzeigt.
Der Motor 12 kann verschiedene andere Sensoren, z. B. einen Motordrehzahlsensor, enthalten, um ein Signal vorzusehen, das die Motordrehzahl (RPM) anzeigt, einen Kurbelwinkelsensor 54, um ein Signal vorzusehen, das den Kurbelwinkel (θ) anzeigt, einen Pedalpositionssensor 50, um ein Signal vorzusehen, das den Öffnungswinkel (APO) eines Beschleunigerpedals 52 anzeigt, und dergleichen. Das Beschleunigerpedal 52 wird verwendet, um die Anforderung durch den Fahrer zu bestimmen, die ihrerseits als eine Belastungsanforderung in der Berechnung der Kraftstoffmenge für die Einspritzung verwendet wird.
Unter Bezug auf die 2 empfängt die Motorsteuerung 14 Signale von den verschiedenen Sensoren über die Eingabeanschlüsse 60, die die Signalbedingungen, die Umwandlung und/oder die Fehlererfassung vorsehen, soweit sie im Stand der Technik bekannt sind. Die Eingabeanschlüsse 60 sind mit dem Prozessor 62 über einen Daten-/Steuerungsbus 64 in Verbindung. Der Prozessor 62 implementiert die Steuerungslogik in der Form der Gerätetechnik und/oder der software-Anweisungen, die in dem Computer-lesbaren Speichermedium 66 gespeichert werden können, um die Steuerung des Motors 12 zu bewirken. Das Computer-lesbare Speichermedium 66 kann verschiedene Arten von unbeständigen oder dauerhaften Speichern haben, z. B. den Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 68, den Nur-Lese-Speicher (ROM) 70 und den Erhaltungsspeicher (KAM) 72. Diese „funktionalen" Einteilungen der Speicher können durch eine oder mehrere unterschiedliche physikalische Vorrichtungen, z. B. PROMs, EPROMs, EEPROMs, Blitzspeicher und dergleichen, in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung implementiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel führt der Prozessor 62 in dem Computer-lesbaren Speichermedium 66 gespeicherte Anweisungen aus, um das Verfahren zum Erweitern des Selbstzündungsbereiches des Motors 12, in Verbindung mit verschiedenen Betätigern des Motors 12 über die Ausgangsanschlüsse 74 auszuführen. Die Betätiger können den Zündzeitpunkt oder die Zündung 76, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffmenge für die Einspritzung 78, den Ventilzeitpunkt der Einlasssteuervorrichtung 36 und den Ventilzeitpunkt der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 steuern.
Die charakteristischen Motordiagramme für einen Selbstzündungsmodus und den Funkenzündungsmodus sind in der Steuerung 14 in der Form der Ventilzeitpunkte der Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 sowie zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für den Selbstzündungsverbrennung und zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung und des Zündzeitpunktes für die Funkenzündungsverbrennung gespeichert.
3 sieht ein Ventilzeitpunktdiagramm vor, das ein repräsentatives Beispiel der Ventilzeitpunkte der Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 (Einlass- und Auslassventile 26 und 28) für den Funkenzündungs-Verbrennungsmodus bei voller oder nahezu voller Belastung darstellt. In dem Funkenzündungs-Verbrennungsmodus überträgt die Steuerung 14 die Zündzeitpunkte auf die Auslass- und Einlasssteuerungsvorrichtungen 38 und 36, um eine optimale Ventilüberlappungsdauer rund um den oberen Totpunkt (TDC) des Auslasshubes des Kolbens 18 zu schaffen.
4 sieht ein Ventilzeitpunktdiagramm vor, das die Ventilzeitpunkte der Auslass- und Einlasssteuerungsvorrichtungen 38 und 36 (Auslass- und Einlassventile 28 und 26) für den Selbstzündungs-Verbrennungsmodus darstellt. Zum Vorsehen der Umgebung der Selbstzündung wird dem Auslassventil 28 der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 gestattet, zu schließen, bevor der Kolben 18 den TDC des Auslasshubes erreicht, so dass das Hochtemperatur-Auslassgas in dem Zylinder 16 während des letzten Wegab schnittes des Kolbenauslasshubes zurückgehalten und komprimiert wird. Das Einlassventil 26 der Einlasssteuerungsvorrichtung 36 wird nach der TDC-Position des Auslasshubes geöffnet. Das Festlegen des Öffnungszeitpunktes erfolgt derart, dass der Einlasssteuerungsvorrichtung 36 gestattet wird, zu öffnen, nachdem nahezu die gesamte Arbeit des Kolbens 18 verrichtet worden ist, um das zurückgehaltene Gas zu komprimieren, dessen Energie übertragen worden ist, um den Kolben 18 von der TDC-Position in die Richtung nach unten zu bewegen. Das Auslassgas wird in dem Zylinder 16 zurückgehalten und komprimiert, weil sowohl der Auslass-, als auch der Einlasssteuerungsvorrichtung 38 und 36 gestattet worden ist, zu schließen. Das Komprimieren des zurückgehaltenen Auslassgases veranlasst eine Erhöhung in der Zylindertemperatur, was einen vorteilhaften Einfluss auf eine Selbstzündung um den oberen Totpunkt (TDC) des anschließenden Verdichtungshubes vorsieht. In jeder der 3 und 4 werden verschiedene Abkürzungen verwendet. INT repräsentiert ein Einlassventil, IVO repräsentiert das Einlassventil, das sich öffnet, IVC repräsentiert das Einlassventil, das sich schließt, EXH repräsentiert ein Auslassventil, EVO repräsentiert ein Auslassventil, das sich öffnet, und EVC repräsentiert ein Auslassventil, das sich schließt. O/L repräsentiert eine Überlappung zwischen INT und EXH. Minus O/L repräsentiert eine negative Überlappung, wenn sowohl EXH, als auch INT schließen. Das Vorsehen solch einer negativen O/L rund um den TDC des Auslasshubes erfolgt in der Absicht, das Auslassgas zurückzuhalten.
Für das verstehen der Selbstzündung des Benzinkraftstoffes durch das zurückgehaltene Auslassgas sollte auf die allgemein bestimmte, angemeldete U.S. Patentanmeldung, Serien-Nr. 09/767,025, eingereicht am 23. Januar 2001, betitelt „SYSTEM AND METHOD FOR AUTO-IGNITION OF GASOLINE INTERNAL COMBUSTION ENGINE" Bezug genommen werden, die hierdurch in ihrer Gesamtheit durch Bezug eingeschlossen wird.
Das Einstellen der Rotationsphase einer Nockenwelle oder einer Nockenantriebswelle im Verhältnis zu einer Kurbelwelle eines Motors ist ein allgemein bekannte Technik, um die Öffnungs- und Schließzeitpunkte eines Gasaustauschventils zu variieren. Beispiele der Ventilsteuerungen, die solch eine Technik verwenden, sind in der US-A 5,669,343 (Adachi), US-A 5836,276 (Iwasaki et al.) und in der JP-A P2000-73797A gezeigt. Auch ist eine Technik bekannt, um die Rotationsphase eines Drehnockens im Verhältnis zu einer Kurbelwelle eines Motors einzustellen. Entsprechend dieser bekannten Technik werden die Ventilöffnungsdauer und der Ventilhub variiert. Beispiele der Ventilsteuerungen, die diese Technik verwenden, sind in der US-A 4,397,270 (Aoyama), Ronals J. Pierik und Burak A. Gecim „A Low-Friction Variable-Valve-Actuation Device, Part 1: Mechanism Description and Friction Measurements" SAE Paper 970338, 1997, US-A 5,988,125 (Hara et. al), und in der JP 11-294125 gezeigt. Es ist auch bekannt, ein Gasaustauschventil elektromagnetisch zu betätigen. Eine Ventilsteuerung, die diese Technik verwendet, ist in der US-A 5,785,016 (Enderle et al.) gezeigt.
Jeder einzelne der oben aufgelisteten Ventilsteuerungen kann in einer Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und Auslasssteuerungsvorrichtung 38 verwendet werden.
In Bezug auf die 5 wird ein erweiterter Selbstzündungsbereich entsprechend der vorliegenden Erfindung durch die schraffierte Fläche angezeigt. In der praktischen Anwendung wird die Selbstzündung bei niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen mit niedriger bis mittlerer Belastung ausgeführt, während die Funkenzündung bei hohen Motordrehzahlen oder voller Belastung ausgeführt wird.
In Bezug auf die 6 zeigt die schraffierte Fläche einen A/F-Bereich, wo eine stabil gesteuerte Selbstzündung empfohlen oder gestattet wird. Das Erhöhen des A/F veranlasst die Verbrennungsstabilität schlecht zu werden und die zyklische Streuung des Motordrehmoments wird groß. Es gibt eine untere Grenze der Niveaus der Verbrennungsstabilität. Solch eine untere Grenze wird nach der Überlegung einer zulässigen Abweichung von den gebildeten Werten bestimmt, die für einen Motor und das Auslegungsziel eines Fahrzeuges, das durch den Motor angetrieben wird, festgelegt wurden. Ein Stabilitäts-Grenzwert Sth repräsentiert solch eine untere Grenze. Der A/F-Bereich erreicht eine magere Grenze AFL, wenn die Verbrennungsstabilität den Stabilitäts-Grenzwert Sth erreicht.
Das Vermindern des A/F-Bereiches veranlasst die Klopfintensität verdichtet oder stark zu werden. Wenn die Klopfintensität einen Klopfintensitäts-Grenzwert Nth erreicht, erreicht das A/F eine fette Grenze AFR. Somit bilden die fetten und mageren AFR und AFL den A/F-Bereich dazwischen, wo die Selbstzündung gestattet ist. In der 6 repräsentiert die horizontale Achse den A/F-Bereich, weil der Gasgehalt der Brennkammer nur Luft ist. Wenn die Brennkammer einen Gehalt von verbranntem Gas oder von EGR-Gas sowie einen Luftgehalt hat, repräsentiert die horizontale Achse ein Verhältnis G/F, wo G die Gesamtmenge von verbrannten oder EGR-Gasgehaltes und des Luftgehaltes ist. Es gibt einen G/F-Bereich, der die Selbstzündung in derselben Weise, wie es der A/F-Bereich tut, gestattet.
Die A/F oder G/F-Bereiche, wo die Selbstzündung gestattet ist, sind nicht weit genug. Dies leitet sich von der Tatsache ab, dass eine Veränderung des A/F oder G/F eine Veränderung des Verbrennungsbeginns (BOB) veranlasst, wie in der 6 gezeigt. Der BOB der Selbstzündung hängt von der Geschwindigkeit der Vorreaktion des Benzinkraftstoffes ab, d. h., der Niedrigtemperatur-Oxidationsreaktion. Diese Reaktionsgeschwindigkeit wird hauptsächlich durch den A/F-Bereich bestimmt. Wenn der A/F redu ziert wird, um ein fettes Gemisch zu erhalten, erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Als ein Ergebnis beginnt das Verbrennen an einer frühen Kurbelposition vor dem TDC des Verdichtungshubes, was zu solch einem schnellen Verbrennen führt, um das Klopfen zu induzieren. Wenn der A/F-Bereich erhöht wird, um ein mageres Gemisch zu erhalten, fällt die Reaktionsgeschwindigkeit ab. Als ein Ergebnis beginnt das Verbrennen an einer späten Kurbelposition nach dem TDG des Verdichtungshubes. Die anschließende Absenkungsbewegung des Kolbens macht es schwierig, die Verbrennung abzuschließen, was eine Verbrennungsinstabilität verursacht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der BOB gesteuert, um den Selbstzündungsbereich zu erweitern.
7 ist eine grafische Darstellung der Veränderung der Zündverzögerung gegen die Veränderung der Zylindertemperatur mit A/F als einen Parameter. Die Zündverzögerung ist die Verzögerung zwischen dem Einspritzen des Kraftstoffes und dem beginnen der Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes. Die Zündverzögerung wird kurz, wenn die Zylindertemperatur hoch wird. Bei derselben Zylindertemperatur wird die Zündverzögerung kurz, wenn der A/F fett wird. Es gibt einen Bereich in der Temperatur, wo die Zündverzögerung extrem kurz ist. Wie durch einen Kreis in der 7 angezeigt, tritt die Hochtemperaturreaktion innerhalb dieses Bereiches auf. Die Hochtemperaturreaktion des Benzins findet bei ungefähr 1000 K statt. Somit verursacht eine Einspritzung von Benzinkraftstoff zum Verteilen innerhalb eines Gases, das eine Temperatur von 1000 K hat, das Verbrennen des Kraftstoffes zu Beginn unmittelbar nach der Einspritzung.
Das Verbrennen einer großen Menge von Benzinkraftstoff, initiiert durch die Selbstzündung innerhalb des Hochtemperaturgases verursacht eine Erhöhung in der Zylindertemperatur, um dabei ein Erhöhung von NOx zu verursachen. Somit wurde herausgefunden, dass der Hochtemperaturbereich innerhalb der Brennkammer innerhalb des erforderlichen minimalen Volumens gehalten wird und die Kraftstoffmenge für die Hochtemperatur-Oxidationsreaktion auf dem erforderlichen Minimalwert gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Technik, um die Schichtung innerhalb der Brennkammer eines ersten Gasgehaltes mit einem zweiten Gasgehalt zu erzeugen. Sowohl das erste, als auch das zweite Gas ist ein Sauerstoff enthaltendes Gas. Das erste Gas ist in der Temperatur höher als das zweite Gas. In einem Ausführungsbeispiel wird das erste Gas (oder Auslass-) Gas von dem vorhergehenden Takt verbrannt, und das zweite Gas ist frische Luft. Die Schichtung bewährt sich, um effektiv zu sein, einen Abfall in der Temperatur des ersten Gases infolge der Interaktion mit dem zweiten Gas während der Einleitung und des Verdichtungshubes zu minimieren.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 so eingestellt, um das Abgas aus dem vorhergehenden Takt zurück zu halten, um den Ventilzeitpunkt zu schaffen, wie in der 4 dargestellt. Die so eingestellte Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und die Auslasssteuerungsvorrichtung 38, um das Auslassgas zurück zu halten, dient als eine erste Vorrichtung zum Zuführen, als das erste Gas, das zurückgehaltene Gas in die Brennkammer 20. Das Verändern des Schließzeitpunktes der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 kann die Menge des Auslassgases, das während der Auslassgasrückhaltedauer zurückgehalten worden ist, zurückhalten. Für eine weitere Information über das Wie der Auslassgasrückhaltedauer sollte Bezug auf die allgemein aufgeführte, noch nicht erteilte U.S. Patentanmeldung, Serie Nr. derzeit noch nicht bekannt, betitelt „AUTO-IGNITION OF GASOLINE ENGINE BY VARYING EXHAUST GAS RETAINING DURATION" Bezug genommen werden, die die Priorität hinsichtlich der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-095500, eingereicht am 30. März 2000, beansprucht.
8 sieht ein Diagramm vor, das das Wie darstellt, um Frischluft in die Brennkammer innerhalb des Zylinders 16 während des Einlasshubes zuzuführen. In einem Ausführungsbeispiel wird Frischluft zu der Brennkammer innerhalb des Zylinders 16 durch einen Einlassanschluss 90 nur dann zugeführt, wenn ein Ventilbetätiger 92 ein Anschlussventil 94 betätigt, um einen weiteren Einlassanschluss 96 zu schließen. Sowohl der Einlassanschluss 90, als auch 96, sind mit dem Zylinder 16 gekuppelt und öffnet zu der Brennkammer, wenn die zugehörigen Einlassventile, die in der 8 nicht gezeigt sind, öffnen. Es gibt keine Luftströmung durch den Einlassanschluss 96, wenn das Anschlussventil 94 schließt. Unter dieser Bedingung wird die Frischluft durch den Einlassanschluss 90 in die Brennkammer innerhalb des Zylinders 16 eingesaugt, wie durch die Pfeile 98 und 100 angezeigt ist. Der Einlassanschluss 90 ist mit dem Zylinder 16 gekuppelt, um eine Anordnung vorzusehen, wodurch die durch den Einlassanschluss 90 in die Brennkammer eingesaugte Frischluft 98 und 100 einen Wirbel um die Zylinderachse erzeugt. Die Zentrifugalkraft (siehe einen Pfeil 104) veranlasst den Luftgehalt 102 sich entlang der Wand des Zylinders 16 zu drehen, was den Auslassgasgehalt 106 nach innen verlagert (siehe Pfeil 108), um dadurch eine Schichtung des Auslassgases 106 mit dem Frischluftgehalt 102 zu erzeugen. Die Zentrifugalkraft wird sowohl auf den Auslassgasgehalt 106, als auch auf den Frischluftgehalt 102 angewandt. Der Frischluftgehalt 102 ist Gas mit niedriger Temperatur und hoher Dichte, wenn mit dem Auslassgasgehalt verglichen wird, das ein Gas mit hoher Temperatur und niedriger Dichte ist. Die Größe der Zentrifugalkraft, die dem Frischluftgehalt 102 mitgeteilt wird, ist somit größer als die Größe der dem Auslassgasgehalt 106 mitgeteilten Zentrifugalkraft.
Die oben vorgenommene Beschreibung zeigt eindeutig, dass der Einlassanschluss 90 als eine zweite Vorrichtung zum Zuführen von Frischluft, als das zweite Gas in die Brennkammer 20 dient (siehe 1), um eine Schichtung des Auslassgasgehaltes 106 mit dem Frischluftgehalt 102 zu erzeugen.
9 sieht ein Diagramm vor, das die Schichtung zwischen dem Auslassgasgehalt 106 und dem Frischluftgehalt 102 bei einer Kurbelwinkelposition während des Verdichtungshubes veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Auslassgasgehalt 106 in der Nähe der Zylinderachse angeordnet und nimmt ein Volumen ein. Das Volumen des Auslassgasgehalts 106 vermindert sich, wenn ein Kolben 18 von einer dargestellten Position in die Richtung zu dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubes nach oben geht.
Wenn ein Anstieg für stärkere Wirbel erforderlich ist, kann der Einlassanschluss durch einen schraubenförmigen Anschluss ersetzt werden.
In Bezug auf die 1 und 9 führt das System oder das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung eine erste Einspritzung des Benzinkraftstoffes in die Brennkammer 20 aus und führt eine zweite Einspritzung des Benzinkraftstoffes in die Brennkammer 20 zum Verteilen innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 aus.
In Bezug auf die 10 und 11 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aktiviert das Kraftstoffeinspritzsystem (siehe 2) den Kraftstoffeinspritzer 34 für die erste Einspritzung, wie in der 10 gezeigt ist, und reaktiviert den Kraftstoffeinspritzer 34 für die zweite Einspritzung, wie in der 11 gezeigt ist.
12 veranschaulicht die Leistungskurven 120 und 122 des Kraftstoffeinspritzers 34. Der Kraftstoffeinspritzer 34 sprüht den Benzinkraftstoff entlang eines imaginären, kreisförmigen Kegels. Der imaginäre, kreisförmige Kegel hat einen Spitzenwinkel. Die Kurve 120 zeigt, wie sich der Spitzenwinkel mit der Veränderung des Zylinderdruckes verändert. Wenn sich der Zylinderdruck erhöht, vermindert sich der Abstand des durch den Kraftstoffeinspritzer 34 eingesprühten Kraftstoffes für die Einspritzung. Der Abstand wird „Eindringungsvermögen" genannt. Die Kurve 122 zeigt, wie sich das Eindringungsvermögen mit der Veränderung des Zylinderdruckes verändert. Die Kurven 120 und 122 zeigen deutlich, dass der Spitzenwinkel klein wird und das Eindringungsvermögen kurz wird, wenn sich der Zylinderdruck erhöht.
Unter Bezug zurück auf die 10 beginnt die erste Einspritzung bei einer Kurbelposition während des Einlasshubes oder dem Anfangsteil des anschließenden Verdichtungshubes. Da der Zylinderdruck noch niedrig ist, verbleibt der Spitzenwinkel groß und das Eindringungsvermögen verbleibt lang. Somit erreichen die für die erste Einsprit zung eingesprühten Kraftstofftröpfchen den Frischluftgehalt 102 zum darin Verteilen, um ein Luft-/Kraftstoffgemisch zu bilden.
Unter Bezug auf die 11 beginnt eine zweite Einspritzung bei ungefähr dem oberen Totpunkt (TDC) des Verdichtungshubes. Da der Zylinderdruck bei ungefähr dem TDC des Verdichtungshubes sehr hoch ist, wird der Spitzenwinkel sehr klein und das Eindringungsvermögen wird sehr kurz. Somit werden die für die zweite Einspritzung eingesprühten Kraftstofftröpfchen innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 verteilt.
In dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel wird derselbe Kraftstoffeinspritzer 34 für die erste und die zweite Einspritzung verwendet. Es können aber unterschiedliche Kraftstoffeinspritzer verwendet werden, um jeweils die erste und zweite Einspritzung für die Verteilung des Benzinkraftstoffes innerhalb des Frischluftgehaltes 102 und für die Verteilung des Benzinkraftstoffes innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 auszuführen.
Die Temperatur des Auslassgasgehaltes 106 ist auf ein Niveau angehoben worden (so hoch wie 1000 K), hoch genug für die Hochtemperatur-Oxidationsreaktion von Benzinkraftstoff bei Kurbelwinkelpositionen rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes. Die zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 veranlasst den Benzinkraftstoff das Verbrennen ohne eine Zündverzögerung zu beginnen, wie bereits in Verbindung mit der 7 erwähnt. Diese Selbstzündung des Benzinkraftstoffes innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 erzeugt Wärme und Energie, die hoch genug sind, die Selbstzündung des innerhalb des Frischluftgehaltes 102 verteilten Benzinkraftstoffes zu veranlassen. Die Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung bestimmt den Energiebetrag, der durch die Selbstzündung des Benzinkraftstoffes innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 erzeugt wird. Für die Erzeugung von Energie, die ausreichend hoch genug ist, um die Selbstzündung des Benzinkraftstoffes innerhalb des Frischluftgehaltes 102 für die zweite Einspritzung zu initiieren, sollte die Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung nicht 10 Prozent der gesamten Kraftstoffmenge für einen Takt der Verbrennung übersteigen. Diese obere Grenze, so hoch wie 10 Prozent, wird für die Reduktion von NOx unter einem ausreichend niedrigen Niveau bevorzugt. Die Motorsteuerung 14 kann die Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung am Überschreiten der 10 Prozent der gesamten Kraftstoffmenge für einen Verbrennungstakt zurückhalten.
In Bezug auf die 13 zeigt die dargestellte Druckkurve 124 eindeutig, dass die Selbstzündung von Benzinkraftstoff innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 die Selbstzündung von Benzinkraftstoff innerhalb des Frischluftgehaltes 102 veranlasst.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird es nun klar erkannt, dass das Steuern, das bei der zweiten Einspritzung beginnt, den Beginn der Hochtemperatur-Oxidati onsreaktion innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 steuern kann, die ihrerseits den Beginn des Verbrennens von Benzinkraftstoff innerhalb des Frischluftgehaltes 102 steuert.
Unter Bezug auf die 14 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Erweitern des Selbstzündungsbereiches im Wesentlichen bei 310 angezeigt. An dem Block 132 wird demzufolge die Schichtung des Auslassgasgehaltes 106 der Brennkammer 20 mit dem Frischluftgehalt 102 derselben erzeugt. An dem Block 134 wird eine EGR-Rate, d. h., ein Verhältnis des Auslassgasgehaltes 106 zu der Gesamtmenge des Auslassgasgehaltes 106 und dem Frischluftgehalt 102 bestimmt. Verschiedene Werte der EGR-Rate können in einer Aufsuchtafel gegenüber der Motordrehzahl und der Belastung gefunden werden. An dem Block 136 wird ein Wert des Zylinderdrucks, der für den Kraftstoffeinspritzer 34 angemessen ist, um Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Frischluftgehaltes 102 einzusprühen, bestimmt. Verschiedene Werte des Zylinderdruckes können in einer Aufsuchtafel gegenüber der EGr-Rate gefunden werden. Beim Vorbereiten dieser Tafel werden die in der 12 gezeigten Leitungskurven 120 und 122 in die Darstellung aufgenommen, so dass durch den Kraftstoffeinspritzer 34 eingesprühte Kraftstofftröpfchen nur innerhalb des Frischluftgehaltes 102 verlagert werden können. An dem Block 138 werden die Werte des Zylinderdruckes bei den Kurbelpositionen, nachdem jedes Einlassventil 36 schließt, abgeschätzt. Bei derselben Kurbelposition kann der Zylinderdruck verschiedene Werte für verschiedene Werte der Einlassluftdrücke einnehmen. Somit wird der Einlassluftdruck beim Durchführen der Abschätzung durch die Berechnung oder einen Tafelaufsuchvorgang verwendet. An dem Block 140 wird eine erste Einspritzung von Benzinkraftstoff durch den Kraftstoffeinspritzer 34 für die Verteilung innerhalb des Frischluftgehaltes 102 bei einer Kurbelposition ausgeführt, die einen geschätzten Wert des Zylinderdruckes hat, der den vorbestimmten Wert des Zylinderdruckes trifft. An dem Block 142 wird eine zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff durch den Kraftstoffeinspritzer 34 für die Verteilung innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes ausgeführt.
In Bezug auf die 15 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm einen Steuerungsablauf, wie im Wesentlichen mit 150 angezeigt, der einen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dem Block 152 gibt die Motorsteuerung 14 (siehe 2) die Motordrehzahl (RPM) und die Belastung (APO) ein. In dem Befragungsblock 154 bezieht sich die Steuerung 14 auf einen Plan, wie in der 5 dargestellt, gegenüber der Motordrehzahl und der Belastung, um zu bestimmen, ob, oder nicht, der Selbstzündungs-Verbrennungsmodus erforderlich ist. Falls dies nicht der Fall ist, ist der Funkenzündungs-Verbrennungsmodus erforderlich, so dass die Steuerung zu dem Block 156 geht.
In dem Block 156 sieht die Steuerung 14 das Festlegen des Funkenzündungs-Verbrennungsmodus vor.
Falls der Selbstzündungs-Verbrennungsmodus erforderlich ist, geht die Steuerung von dem Block 154 zu dem Block 158. In dem Block 158 nimmt die Steuerung 14 das Festlegen des Selbstzündungs-Verbrennungsmodus vor. In dem nächsten Block 160 stellt die Steuerung 14 die Einlass- und die Auslasssteuerungsvorrichtungen 36 und 38 für das zurück zu haltende Gas in einer Weise, wie in der 4 dargestellt, ein. In dem Block 162 bestimmt die Steuerung 14 eine EGR-Rate, d. h., ein Verhältnis des Auslassgasgehaltes 106 zu der Gesamtmenge des Auslassgasgehaltes und des Frischluftgehaltes 102 (siehe die 10 und 11). Die EGR-Rate kann als eine Funktion eines Kurbelwinkels bestimmt werden, bei dem sich die Auslasssteuerungsvorrichtung 38 schließt. Der Kurbelwinkel, bei dem sich die Auslasssteuerungsvorrichtung 38 schließt, bestimmt ein Volumen des Abgases aus dem vorhergehenden Takt, das für den anschließenden Takt zurückgehalten wurde.
In dem Block 164 gibt die Steuerung 14 den Einlassluftdruck P0 ein. In dem Block 166 schätzt die Steuerung 14 die Werte des Zylinderdruckes bei den Kurbelwinkeln ab, die anschließend zu dem Kurbelwinkel sind, bei dem sich die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 schließt. Beim Durchführen dieser Abschätzung wird der Einlassluftdruck P0 verwendet. In der Annahme, dass der Druck der Zylinderinhalte den polytropischen Vorgängen folgt, kann der Zylinderdruck Pθ bei einer Kurbelposition θ ausgedrückt werden als: Pθ = P0 × (V0/Vθ)n wo: Pθ einen Wert des Zylinderdrucks bei einer Kurbelposition θ repräsentiert,
P0 den Einlassluftdruck repräsentiert,
V0 einen Wert des Zylindervolumens bei einer Kurbelposition repräsentiert, bei der sich die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 schließt,
Vθ einen Wert des Zylindervolumens bei der Kurbelposition θ repräsentiert, und
n einen polytropischen Index von 1,35 repräsentiert.
Die Steuerung 14 kann die vorerwähnte Gleichung verwenden, um die jeweiligen Werte des Zylinderdruckes Pθ bei den Kurbelpositionen zu verwenden. In dem Block 168 bestimmt die Steuerung 14 die Werte des Spitzenwinkels des imaginären, kreisförmigen Kegels und den Wert des Eindringungsvermögens für jeden der in dem Block 168 abgeschätzten Zylinderdruckwerte durch das Bezugnehmen auf die Pläne, wie durch die Leistungskurven 120 und 122 in der 12 gegenüber jedem von dem abgeschätzten Zylinderdruck dargestellt ist. Dann geht die Steuerung zu dem Block 170. In dem Block 170 bestimmt die Steuerung den Beginn der Einspritzung für die erste Einspritzung BOI_F und den Beginn der Einspritzung für die zweite Einspritzung BOI_S nach dem Bewerten der bestimmten EGR-Rate (bei Block 162) und verschiedene Kraftstoffeinsprühmuster, wie durch den Spitzenwinkel und das Eindringungsvermögen für die Kurbelpositionen angezeigt.
In dem Block 166 kann die Steuerung 14 den polytropischen Index n in Abhängigkeit von dem Luft-/Kraftstoffverhältnis und/oder der Belastung verändern. Falls es gewünscht ist, kann die Berechnung der Gleichung vermieden werden. In diesem Fall werden die Werte des Zylinderdruckes bei den Kurbelpositionen durch die Simulation oder jeweils durch Experimente bestimmt und in einem nicht-flüchtigen Speicher gegenüber den Kurbelpositionen bestimmt. Die Steuerung 14 kann sich auf diese Daten beziehen, um diese Werte des Zylinderdruckes bei den Kurbelpositionen zu bestimmen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt zumindest eine der Betriebsbe dingungen, die die Belastung und die Motordrehzahl enthält, den Beginn der Einspritzung für die zweite Einspritzung BOI_S. In Bezug auf die 16 und 17 sieht die 16 eine Klopfintensitäts-Veränderungskurve 180 vor, während die 17 eine Zündverzögerungs-Veränderungskurve 182 vorsieht.
Die Kurve 180 der 16 zeigt eindeutig, dass, wenn sich das Beginnen der Verbrennung von dispergiertem Benzinkraftstoff innerhalb des Frischluftgehaltes 102 nach vorn verschiebt, die Klopfintensität stark wird. Dies kommt daher, weil die Temperatur und der Druck um den oberen Totpunkt herum des Verdichtungshubes hoch werden, was das stattfinden einer schnellen Verbrennung hervorruft. Der Selbstzündungsbereich kann sich in die Richtung zu der hohen Belastung durch das Verzögern des Beginns des Verbrennens von Benzinkraftstoff innerhalb des Frischluftgehaltes 102 erstrecken, wenn die Belastungsanforderung hoch wird. In dem zweiten Ausführungsbeispiel verzögert die Steuerung 14 das beginnen der zweiten Einspritzung, wenn die Belastungsanforderung hoch wird.
Die Kurve 182 der 17 zeigt eindeutig, dass eine Zündverzögerung groß wird, wenn die Motordrehzahl hoch wird. Die Zündverzögerung repräsentiert eine Verzögerung im Hinblick des Kurbelwinkels zwischen dem Beginn der zweiten Einspritzung und dem Beginn des Verbrennens von Benzinkraftstoff innerhalb des Frischluftgehaltes 102. In dem zweiten Ausführungsbeispiel verschiebt die Steuerung 14 das Beginnen der zweiten Einspritzung nach vorn, wenn die Motordrehzahl hoch wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Beginnen der zweiten Einspritzung der Veränderung in Abhängigkeit von der Belastungsanforderung und/oder der Motordrehzahl innerhalb der Nachbarschaft des oberen Totpunktes des Verdichtungshubes unterworfen. Somit ist der Zylinderdruck, bei dem die zweite Einspritzung beginnt, noch auf einem hohen Niveau, das für den Kraftstoffeinspritzer 34 hoch genug ist, um den Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 einzusprühen.
Das Ablaufdiagramm der 18 stellt im Wesentlichen bei 190 einen Betriebsablauf zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 entsprechend des zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung dar. 19 ist ein Plan, der optimale Kurbelpositionen für das Beginnen der Einspritzung für die zweite Einspritzung gegenüber der Belastung und der Motordrehzahl enthält. Dieser Plan wird beim Bestimmen des Beginns der Einspritzung für die zweite Einspritzung BOI_S in dem Ablaufdiagramm der 18 verwendet. Das Ablaufdiagramm 190 der 18 ist im Wesentlichen dasselbe wie das Ablaufdiagramm 150 der 15. Somit bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Blöcke in den 15 und 18. Das Ablaufdiagramm 190 ist jedoch von dem Ablaufdiagramm 150 dadurch unterschiedlich, dass, obwohl das Beginnen der Einspritzung für die erste Einspritzung BOI_F, bestimmt in dem Block 192, im Wesentlichen dieselbe Art und Weise ist, wie sie in dem Block 170 der 15 bestimmt wurde, das Beginnen der Einspritzung für die zweite Einspritzung BOI_S in Block 194 durch Ausführen eines Tafelaufsuchvorganges des in der 19 gezeigten Planes gegen die Belastung und die Motordrehzahl bestimmt wird. Es wird aus dem Plan der 19 leicht verstanden, dass sich BOI_S verzögert, wenn die Belastung hoch wird, und es sich nach vorn verschiebt, wenn die Motordrehzahl hoch wird.
Unter Bezug zurück auf die 1 wird in einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Auslassgases innerhalb eines Auslassanschlusses durch den Auslassgastemperatursensor 44 erfasst, und die EGR-Rate, d. h., ein Verhältnis der Menge des Auslassgasgehaltes 106 zu der gesamten Menge des Auslassgasgehaltes 106 und des Frischluftgehaltes 102 wird erhöht, wenn die Temperatur des Abgases abfällt.
Bezugnehmend auf die 20A und 20B veranschaulicht die 20A die Menge des Auslassgasgehaltes 106 um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes herum, wenn das Auslassgas aus dem vorhergehenden Takt eine normale Niveauverteilung innerhalb der Brennkammer der 20A hat. Wenn die Temperatur des Abgases Texh von dem vorhergehenden Takt hoch genug und auf dem normalen Niveau ist, wird die Temperatur des Auslassgasgehaltes 106 hoch genug, um die Hochtemperatur-Oxi dationsreaktion des Benzinkraftstoffes rund um den oberen Totpunkt herum des Verdichtungshubes herum, unabhängig von der Veränderung der EGR-Rate zu gestatten.
Unter Bezug auf die 21A und 21B, veranschaulicht die 21A die Menge des Auslassgasgehaltes 106 bei ungefähr dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubes, wenn das Auslassgas aus dem vorhergehenden Takt die Temperatur beträchtlich niedriger als das Normalniveau der Temperatur hat, und die 21B ist eine Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer der 21A. In diesem Fall kann die Temperatur des Auslassgasgehaltes 106 nicht hoch genug werden, um die Hochtemperatur-Oxidationsreaktion des Benzinkraftstoffes rund um den oberen Totpunkt des Verdichtungshubes zu gestatten. Als ein Ergebnis ist es schwierig, die Hochtemperatur-Oxidationsreaktion des Benzinkraftstoffes beizubehalten.
Entsprechend des dritten bevorzugten Ausführungsbeispieles wird die Hochtemperatur-Oxidationsreaktion des Benzinkraftstoffes durch Erhöhung der EGR-Rate beibehalten, d. h., einem Verhältnis der Menge des Auslassgasgehaltes 106 zu der gesamten Menge des Auslassgasgehaltes 106 und des Frischluftgehaltes 102, wenn die Auslassgastemperatur Texh abfällt.
Die 22A veranschaulicht die erhöhte Menge des Auslassgasgehaltes 106 bei ungefähr dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubes, wenn das Auslassgas aus dem vorhergehenden Takt eine Temperatur beträchtlich niedriger als ein Normalniveau der Temperatur hat, und die 22B ist eine Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer der 22A. Die Temperaturverteilung zeigt eindeutig, dass die Temperatur des Auslassgasgehaltes 106 infolge einer erhöhten Bewahrung der Wärme innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 ausreichend hoch angehoben wurde.
Das Ablaufdiagramm der 23 zeigt im Wesentlichen bei 200 einen Ablauf von Vorgängen zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 entsprechend des dritten bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. 24 ist ein in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert Plan, der optimale Werte der EGR-Rate gegenüber dem Verändern der Werte der Auslassgastemperatur Texh enthält. In dem dritten Ausführungsbeispiel wird ein gewünschter Wert in der EGR-Rate in dem Plan der 24 gegenüber der Auslassgastemperatur Texh gefunden, und die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und die Auslasssteuerungsvorrichtung 38 werden in Abhängigkeit von der EGR-Rate eingestellt, um die Auslassgasrückhaltedauer (Minusüberlappung in der 4) zu verändern.
Das Ablaufdiagramm 200 der 23 ist im Wesentlichen dasselbe, wie das Ablaufdiagramm 150 der 15. Folglich bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder ähnliche Blöcke in den 15 und 23. Das Ablaufdiagramm 200 ist jedoch vom Ab laufdiagramm 150 dadurch verschieden, dass die Blöcke 202, 204 und 206 ersetzte Blöcke 160 und 162 der 15 haben.
In der 23 gibt die Steuerung 14 die Auslassgastemperatur Texh in den Block 202 ein. In dem nächsten Block 204 bestimmt die Steuerung 14 die EGR-Rate durch Ausführen eines Tafelaufsuchvorganges des in der 24 gezeigten Plans, der die Auslassgastemperatur Texh verwendet. In dem Block 206 stellt die Steuerung 14 die Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 zum Zurückhalten des Auslassgases in Abhängigkeit von der EGR-Rate, bestimmt in dem Block 204, ein. Insbesondere wird die Auslassgasrückhaltedauer gegen die Veränderung der EGR-Rate in dem Block 204 bestimmt. In diesem Ablaufdiagramm 200 wird die EGR-Rate, die in dem Block 204 bestimmt worden ist, beim Bestimmen von BOI_F und BOI_S in Block 170 in derselben Weise verwendet, wie die EGR-Rate, bestimmt in Block 162, beim Bestimmen von BOI_F und BOI_S in Block 170 in der 15 verwendet wurde.
In dem Ausführungsbeispiel wird die Auslassgastemperatur für das Bearbeiten erfasst und verwendet. Falls es gewünscht wird, kann die Auslassgastemperatur abgeschätzt werden und der abgeschätzte Wert der Auslassgastemperatur kann für das Bearbeiten verwendet werden.
In Bezug auf die 25–27 wird in einem vierten Ausführungsbeispiel die Zuführung von Auslassgas, um den Auslassgasgehalt 106 einer Brennkammer 20 zu bilden, von einem der zwei Auslassanschlüsse 210 und 212 nach dem Hindurchgehen durch ein äußeres EGR-Rohr 214, um das Auslassgas zurück zu halten, als Unterschied von einer in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendeten Technik, verwendet. Das EGR-Rohr 214 hat ein Einlassende, gekuppelt mit dem Auslassanschluss 212, und ein Auslassende, gekuppelt mit einem Einlassanschluss 216. Der Einlassanschluss 216 ist mit einem Zylinder 16 gekuppelt, um das Auslassgas zu der Brennkammer 20 zuzuführen. Ein weiterer Einlassanschluss 218 ist mit dem Zylinder 16 gekuppelt, um Frischluft zu der Brennkammer 20 zuzuführen, um dadurch den Auslassgasgehalt 106 örtlich innerhalb der Brennkammer 20 zu platzieren. Ein EGR-Ventil 220 ist vorgesehen, um den Strom durch das EGR-Rohr 214 zu regulieren. Ein Kraftstoffeinspritzer 34 ist für die direkte Kraftstoffeinspritzung von Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Frischluftgehaltes 102 während der ersten Einspritzung, wie in der 26 gezeigt, und für die direkte Einspritzung von Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 während einer zweiten Einspritzung, wie in der 27 gezeigt ist.
Die 28 sieht ein Ablaufdiagramm vor, wie im Wesentlichen bei 240 angezeigt, die einen Ablauf von Vorgängen zum Ausführen der Steuerung des Systems der 1 veranschaulicht, ebenso modifiziert wie in der 25 dargestellt, entsprechend des vierten bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
Das Ablaufdiagramm 240 der 28 ist im Wesentlichen dasselbe wie das Ablaufdiagramm 190 der 18. Folglich bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Blöcke in den 18 und 28. Das Ablaufdiagramm 240 ist jedoch von dem Ablaufdiagramm 190 dadurch unterschiedlich, dass der Block 242 den ersetzten Block 160 der 18 hat.
In der 28 stellt die Steuerung 14 ein oder steuert das EGR-Ventil 220, um eine angemessene Menge der Auslassgaszuführung zu dem Einlassanschluss 216 während des Einlasshubes des Kolbens 18 zu schaffen.
Unter Bezug auf die 29A bis 29D wird in einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Schichtung durch Einstellen der Einlasssteuerungsvorrichtung 36 und der Auslasssteuerungsvorrichtung 38 erzeugt, um die Einlass- und die Auslassanschlüsse, während zumindest eines Teiles des Einlasshubes, wie aus den 29A und 31 leicht gesehen werden kann, zu öffnen, um das Auslassgas aus zumindest einem der Auslassanschlüsse in die Brennkammer 20 zu saugen. Wie in den 32 und 33 gezeigt, ist ein Kraftstoffeinspritzer in der Nähe der Auslassanschlussseite für die erste und die zweite Einspritzung angeordnet.
30 ist ein Ventilhubdiagramm für den Funkenzündungs-Verbrennungsmodus und 31 ist ein Ventilhubdiagramm für den Selbstzündungs-Verbrennungsmodus. Das Ventilhubdiagramm der 31 zeigt eindeutig, dass sowohl die Einlass-, als auch die Auslassventile 26 und 28 während des Einlasshubes öffnen, um die Zuführung von Auslassgas in die Brennkammer 20 zu gestatten.
Die 32 ist ein Diagramm, das die erste Einspritzung von Benzinkraftstoff in die Brennkammer 20 für die Verteilung innerhalb des Frischluftgehaltes 102 der Brennkammer darstellt. 33 ist ein Diagramm, das eine zweite Einspritzung von Benzinkraftstoff in die Brennkammer 20 für die Verteilung innerhalb des Auslassgasgehaltes 106 darstellt.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere in Verbindung mit bevorzugten Durchführungen und Ausführungsbeispielen gezeigt worden ist, werden Modifikationen und Veränderungen für den Fachmann im Lichte der vorhergehenden Beschreibung deutlich. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche jede von solchen Alternativen, Modifikationen und Veränderungen einschließt, wenn sie in den rechtmäßigen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine, die zumindest einen Zylinder (16) mit einem Kolben (18), der darin hin- und hergeht, hat, um eine Brennkammer (20) zu bilden und der Selbstzündung innerhalb der Brennkammer (20) erreicht, mit: einer ersten Vorrichtung zum Zuführen ersten, sauerstoffenthaltenden Gases in die Brennkammer (20); einer zweiten Vorrichtung zum Zuführen von zweiten, sauerstoffenthaltenden Gases in die Brennkammer (20) zum Erzeugen einer Schichtung innerhalb der Brennkammer (20) des ersten Gasgehaltes (106) mit zweiter Gasgehalt (102) Schichtung innerhalb der Brennkammer (20), wobei das erste Gas in der Temperatur höher als das zweite Gas ist; und einem Kraftstofteinspritzungssystem (78) zum Einspritzen von Benzinkraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem (78) vorgesehen ist zum Ausführen einer ersten Einspritzung (BOI_F) von Benzinkraftstoff in die Brennkammer (20) zum Verteilen innerhalb des zweiten Gasgehaltes (102), und zum Ausführen einer zweiten Einspritzung (BOI_S) von Benzinkraftstoff in die Brennkammer (20) zum Verteilen innerhalb des ersten Gasgehaltes (106), um dadurch die Selbstzündung von Benzinkraftstoff innerhalb des ersten Gasgehaltes (206) der Brennkammer (20) zu erreichen, wobei eine Steuerung (14) zum Einstellen des Beginns der zweiten Einspritzung (BOI_S) bei ungefähr dem oberen Totpunkt-Mittelposition (TDC) des Verdichtungshubes des Kolbens (18) vorgesehen ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das erste Gas Abgas von dem vorhergehenden Zyklus ist, und das zweite Gas Luft ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Beginn der zweiten Einspritzung in Abhängigkeit von zumindest einer Betriebsbedingung des Motors beginnt.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Belastungsanforderung bestimmt, und den Beginn der zweiten Einspritzung verzögert, wenn die bestimmte Belastungsanforderung hoch wird.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Motordrehzahl des Motors bestimmt, und den Beginn der zweiten Einspritzung nach vorn verschiebt, wenn die Motordrehzahl hoch wird.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung daran hindert 10 Prozent der Gesamtkraftstoffmenge für einen Verbrennungstakt zu überschreiten.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffeinspritzungssystem einen Kraftstoffeinspritzer für die direkte Einspritzung von Benzinkraftstoff in die Brennkammer enthält, und wobei die Steuerung den Kraftstoffeinspritzer für die erste Einspritzung aktiviert und den Kraftstoffeinspritzer für die zweite Einspritzung reaktiviert.
Motor nach Anspruch 1, wobei die erste Vorrichtung enthält: eine Einlass-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Strömung in die Brennkammer; und eine Auslass-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Auslassströmung aus der Brennkammer, wobei die Einlass- und Auslass-Steuerungsvorrichtungen so eingestellt sind, dass sie Abgas aus dem vorhergehenden Takt als das erste Gas, während des Auslasshubes des Kolbens, zurückhalten; und wobei die zweite Vorrichtung enthält: einen Einlassöffnung, gekuppelt mit dem Zylinder, um eine Einlassanordnung zu schaffen, wodurch das zweite Gas, angesaugt durch die Einlassanöffnung in die Brennkammer, einen Wirbel um eine Zylinderachse innerhalb der Brennkammer erzeugt, um den ersten Gasgehalt nach innen in die Richtung zu der Zylinderachse zu verlagern, für das Erzeugen einer Schichtung des ersten Gasgehaltes mit dem zweiten Gasgehalt.
Motor nach Anspruch 1, wobei die erste Vorrichtung enthält: eine Einlassöffnung, gekuppelt mit dem Zylinder zum Zuführen als das erste Gas, das Abgas in der Brennkammer, wobei dieses Abgas dorthin nach dem Hindurchgehen durch ein äußeres Abgas-Rückführungsrohr zugeführt wird; und wobei die zweite Vorrichtung enthält: eine Einlassöffnung, gekuppelt mit dem Zylinder zum Zuführen des zweiten Gases in der Brennkammer, um dadurch den ersten Gasgehalt örtlich innerhalb der Brennkammer zu platzieren.
Motor nach Anspruch 1, wobei die erste Vorrichtung enthält: eine Einlass-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Strömung in die Brennkammer durch eine Einlassöffnung; eine Auslass-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Strömung aus der Brennkammer durch eine Auslassöffnung, wobei die Einlass- und Auslass-Steuerungsvorrichtungen so eingestellt sind, um die Einlass- und Auslassöffnungen während eines Einlasshubes des Kolbens zu öffnen, um Abgas als das erste Gas in die Brennkammer anzusaugen.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ein Verhältnis der Menge des ersten Gasgehaltes der Brennkammer zu der Gesamtmenge der ersten und zweiten Gasgehalte der Brennkammer erhöht, wenn die Temperatur des Abgases abfällt.
Verfahren zum Erweitern des Selbstzündungsbereiches einer Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine, die zumindest einen Zylinder (16) mit einem Kolben (18), der darin hin- und hergeht, hat, um eine Brennkammer (20) zu bilden, mit: Erzeugen einer Schichtung von dem Abgasgehalt (106) der Brennkammer (20) mit dem Luftgehalt (102) derselben, wobei der Abgasgehalt (106) in der Temperatur höher als der Luftgasgehalt (102) ist; Ausführen einer ersten Einspritzung (BOI_F) von Benzinkraftstoff in die Brennkammer (20) zum Verteilen innerhalb des Luftgehaltes (102); Ausführen einer zweiten Einspritzung (BOI_S) von Benzinkraftstoff in die Brennkammer (20) zum Verteilen innerhalb des Abgasgehaltes (106), um dadurch die Selbstzündung von Benzinkraftstoff innerhalb des ersten Gasgehaltes (106) der Brennkammer (20) zu erreichen, und Einstellen des Beginns der zweiten Einspritzung (BOI_S) an ungefähr dem oberen Totpunkt (TDC) des Verdichtungshubes des Kolbens (18).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Belastungsanforderung an den Motor den Beginn der zweiten Einspritzung bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Motordrehzahl des Motors den Beginn der zweiten Einspritzung bestimmt.
Computerlesbares Speichermedium, das darin Daten gespeichert hat, die Anweisungen repräsentieren, ausführbar durch eine Steuerung, um den Selbstzündungsbereich der Magerverbrennungs-Brennkraftmaschine zu erweitern, wobei der Motor zumindest einen Zylinder hat und einen Kraftstoffeinspritzer zum direkten Einspritzen von Benzinkraftstoff in die Brennkammer, wobei das computerlesbares Speichermedium aufweist: Anweisungen zum Erzeugen einer Schichtung von Abgasgehalt der Brennkammer mit dem Luftgehalt der Brennkammer, wobei der Abgasgehalt (106) in der Temperatur höher als der Luftgasgehalt (102) ist; Anweisungen zum Bestimmen eines Verhältnisses des Abgasgehaltes zur Gesamtheit des Abgasgehaltes und des Luftgehaltes; Anweisungen zum Bestimmen eines Zylinderdruckwertes, der für den Kraftstoffeinspritzer angemessen ist, um Benzinkraftstoff für die Verteilung innerhalb des Luftgehaltes zu sprühen; Anweisungen zum Abschätzen von Werten des Zylinderdruckes bei jeweiligen Kurbelpositionen; Anweisungen zum Ausführen einer ersten Einspritzung (BOI_F) von Benzinkraftstoff durch den Kraftstoffeinspritzer bei einer Kurbelposition, die einen abgeschätzten Zylinderdruckwert hat, der mit dem vorbestimmten Zylinderdruckwert übereinstimmt; und Anweisungen zum Ausführen einer zweiten Einspritzung (BOI_S) von Benzinkraftstoff durch den Kraftstoffeinspritzer zum Verteilen innerhalb des Abgasgehaltes an etwa dem oberen Totpunkt (TOC) des Verdichtungshubes des Kolbens (18), um dadurch die Selbstzündung von Benzinkraftstoff innerhalb des ersten Gasgehaltes (106) der Brennkammer (20) zu erreichen.