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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen selbstzündenden Motor durch Entzünden einer Luft-Brennstoffmischung
an mehreren Punkten.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Bisher
sind verschiedene Typen von Motorbetriebstechniken untersucht worden,
die zum Beispiel nicht nur durch eine Funkenzündung sondern auch durch einen
selbstzündenden
Motor unter Verwendung von Kompressionswärme in Abhängigkeit von einem Antriebsbereich
zum Steuern der Emission von giftigen Gasen aus einem Benzinmotor
arbeiten. Obwohl im Falle eines solchen selbstzündenden Motors die Menge von
in einem Emissionsgas zu erzeugendem NOx beträchtlich reduziert werden kann, trifft
man auf Schwierigkeiten beim positiven Steuern der Zündungszeit
sowie eines gewöhnlichen
Benzinmotors vom Funkenzündungstyp,
da die Verbrennung von dem Selbstzündungsverfahren abhängt.
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Ein
solcher Motor vom konventionellen Selbstzündungstyp ist in der japanischen
nichtgeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 11-210539 offenbart worden. Im Falle des in dieser Veröffentlichung offenbarten
Benzinmotors vom Selbstzündungstyp wird
die Gastemperatur (Temperatur der Luft-Brennstoffmischung) zum Entzünden der
Luft-Brennstoffmischung
innerhalb einer Brennkammer auf eine etwas niedrigere Temperatur
als eine Selbstzündung verursachende
Temperatur eingestellt, und die Luft-Brennstoffmischung wird durch eine Zündkerze innerhalb
dieses Bereichs durch Erhöhen
des Innendrucks in dem Zylinder durch die Verbrennung der Luft-Brennstoffmischung
um die Zündkerze
herum zum Erhöhen
der Gastemperatur insgesamt darin entzündet, wodurch die gesamte Luft-Brennstoffmischung
an mehreren Punkten entzündet
wird.
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In
einem Fall, in dem die Selbstzündungszeit durch
die Zündungszeit
der Zündkerze
wie in der vorgenannten Veröffentlichung
offenbart gesteuert wird, besteht jedoch die Notwendigkeit, die
Temperatur der Luft-Brennstoffmischung so zu steuern, dass sie innerhalb
eines Zündungstemperaturbereichs
liegt, der für
Selbstzündung
nicht möglich
ist. Zum Beispiel in einem Fall, in dem die Temperatur der Luft-Brennstoffmischung
die Temperatur erreicht, die nicht auf Funkenbildung beruht, erfolgt
Klopfen aufgrund von früher
Zündung.
Wenn andererseits die Temperatur der Luft-Brennstoffmischung unter
die auf der Funkenbildung beruhende Temperatur fällt, erfolgt eine Fehlzündung. Aus
diesem Grunde ist es schwierig, die Temperatur der Luft-Brennstoffmischung
zu steuern. Außerdem
trifft man auf Schwierigkeiten beim schnellen Ändern der Luft-Brennstofftemperatur,
was es schwierig gestaltet, einen stabilen Verbrennungszustand anzubieten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
selbstzündenden
Motor zu schaffen, der einen stabilen Verbrennungszustand in einem
selbstzündenden
Betriebsbereich durch Steuern der Brennstoffeinspritzzeit erreicht, um
die Schwierigkeit einer Steuerung der Luft-Brennstoffmischungstemperatur
zu überwinden.
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Der
vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Verbrennungsmotor geschaffen
mit einem Betriebsbereich, in dem Kompressionszündung erfolgt, bei der eine
Luft-Brennstoffmischung
in einer Brennkammer durch einen Kompressionsvorgang so unter Druck
gesetzt wird, dass ihre Temperatur zum Verursachen von Selbstzündungsverbrennung
steigt, und einem Betriebsbereich, in dem Funkenzündung erfolgt,
umfassend:
Brennstoffeinspritzmittel zum Einspritzen eines Brennstoffs
direkt in eine Brennkammer;
Temperaturerhöhungsmittel zum Erhöhen der
Temperatur einer Luft-Brennstoffmischung zum Verdampfen des genannten
Brennstoffs auf eine Selbstzündung
ermöglichende
Temperatur, die eine Mehrpunktzündung
verursacht; und
Einspritzzeitsteuermittel;
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Betriebsbereich des Motors, in dem Kompressionszündung erfolgt,
das Einspritzzeitsteuermittel eine Brennstoffeinspritz-Startzeit in der
ersten Hälfte
eines Ansaughubs für
einen Betriebszustand niedriger Last einstellt und die genannte
Brennstoffeinspritz-Startzeit in der ersten Hälfte eines Kompressionshubs
für einen
Betriebszustand hoher Belastung einstellt.
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In
dieser Konfiguration erhöht
in einem Kompressionszündungs-Antriebsbereich,
wo Mehrpunktzündung
von vorgemischter Luft und Brennstoff durch die Verdampfung eines
Brennstoffs erfolgt, der direkt von dem Brennstoffeinspritzmittel
in die Brennkammer eingespritzt wird, das Temperaturerhöhungsmittel
die Luft-Brennstoffmischung bis auf eine Kompressionszündung ermöglichende
Temperatur, während
das Einspritzzeitsteuermittel die Brennstoffeinspritz-Startzeit
in der Mitte eines Ansaughubs bei einem Antrieb niedriger Belastung
einstellt und ihn in der ersten Hälfte eines Kompressionshubs
bei Antrieb hoher Belastung einstellt.
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Es
soll nun, nur zum Aufführen
eines Beispiels, eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden, in denen:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 eine
Darstellung der gesamten Struktur einer Ausführungsform eines selbstzündenden Motors
gemäß der Erfindung
ist;
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2A eine
Darstellung zum Erklären
der Steuerung von Ventilöffnungszeitperioden
eines Einlassventils und eines Auslassventils gemäß der Ausführungsform
ist;
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2B eine
Darstellung zum Erklären
der Steuerung von Ventilöffnungszeitperioden
eines Einlassventils und Ablassventils gemäß der Ausführungsform ist;
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3 eine
Darstellung eines Antriebsbereichs gemäß der Ausführungsform ist;
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4 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Verbrennungsbetriebsart-Einstellroutine
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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5 ist
Ablaufdiagramm ist, das eine Einspritzsteuerroutine bei einer Selbstzündungsverbrennung
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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6 eine
Darstellung zum Erklären
einer Brennstoffeinspritz-Zeitsteuerung gemäß der Ausführungsform ist,
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7 eine
Darstellung zum Erklären
des Verhältnisses
zwischen einer oberen Oberfläche
eines Kolbens und Brennstoffeinspritzung bei einem Ansaughub gemäß der Ausführungsform
ist; und
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8 eine
Darstellung zum Erklären
eines Verbrennungsdrucks bei der Selbstzündungsverbrennung gemäß der Ausführungsform
ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 8 gezeigt.
In 1 stellt Bezugsziffer 1 einen Motorkörper dar,
Ziffer 2 stellt einen Kolben dar, Ziffer 3 stellt
eine Brennkammer dar, Ziffer 4 bezeichnet eine Einlassöffnung,
Ziffer 5 bezeichnet eine Auslassöffnung, Ziffer 6 bezeichnet
ein Einlassventil und Ziffer 7 bezeichnet ein Auslassventil.
Ein Drosselventil 9 ist in einem Einlassdurchgang 8 platziert,
der mit der Einlassöffnung 4 in
Verbindung steht.
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Zusätzlich ist
eine Einspritzdüse
für einen Einspritzer 11 einer
im Zylinder erfolgenden Einspritzung, die als ein Brennstoffeinspritzmittel
dient, angeordnet, um zur Mitte einer oberen Oberfläche der Brennkammer 3 gerichtet
zu sein, und ein gekrümmter
konkaver Kolbenhohlraum 2a ist in einer oberen Oberfläche des
Kolbens 2 ausgebildet, der in gegenüberliegender Beziehung zu dem
im Zylinder vorgesehenen Einspritzer 11 in seiner Einspritzrichtung steht.
Zusätzlich
ist ein Funkenbildungsteil einer Zündkerze 12 platziert,
um zu einer Seite der Brennkammer 3 gerichtet zu sein.
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Darüber hinaus
sind ein Einlassnocken 13a und ein Auslassnocken 13b zum Öffnen/Schließen des
Einlassventils 6 und des Auslassventils 7 in einen
Zustand angeschlossen an einen variablen Ventilzeitsteuer- (variable
valve timing) Mechanismus 14a oder 14b gesetzt.
Diese VVT-Mechanismen 14a und 14b ändern die
Drehphase des Einlassnockens 13a bzw. des Auslassnockens 13b jeweils
durch ein Betätigungselement
wie zum Beispiel ein hydraulisches Solenoid (oder ein Solenoidventil)
zum Ausführen
variabler Steuerung der Öffnungs-/Schließzeit des
Einlassventils 6 oder des Auslassventils 7, die
jeweils unter der Steuerung eines Betätigungsdrucks (oder eines Betätigungssignals)
bedient werden, der von einer Betätigungseinrichtung 15 wie
zum Beispiel einem Solenoidventil ausgegeben wird.
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Außerdem bezeichnet
in der Darstellung die Ziffer 16 einen Klopfsensor, Ziffer 17 zeigt
einen Wassertemperatursensor und Ziffer 18 zeigt einen
O2- (Sauerstoff) Sensor.
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Als
die Detektionsergebnisse durch diese Sensoren erhaltene Signale
werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 eingegeben.
Die elektronische Steuereinheit (ECU) 20 weist grundlegend einen
Mikrocomputer auf, der aus einer CPU 21, einem ROM 22,
einem RAM 23, einem Eingangsanschluss 24, einem
Ausgangsanschluss 25 und anderen Einrichtungen besteht,
welche durch einen Zwei-Wege-Bus 26 miteinander verbunden
sind.
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Zusätzlich zu
den vorgenannten Sensoren ist ein Kurbelwinkelsensor 31,
der einen Kurbelpuls bei jedem Kurbelwinkel erzeugt, mit dem Eingangsanschluss 24 verbunden,
und ein Lastsensor 33, der eine Ausgangsspannung proportional
zu einer Betätigungs-(Pressen, Treten)
Menge eines Gaspedals 32, erzeugt, durch einen A/D-Wandler 34 an
den Eingangsanschluss 24 angeschlossen.
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Darüber hinaus
ist der Ausgangsanschluss 25 durch eine Treiberschaltung 35 mit
dem im Zylinder arbeitenden Einspritzer 11 verbunden, und
ist ferner durch Betätigungselement- Treiberschaltungen 36a und 36b mit
einem Betätigungselement 15 verbunden,
das veranlasst wird, den VVT-Mechanismus 14a und 14b individuell
zu steuern.
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Wie 3 zeigt,
ist in der Ausführungsform der
Antriebsbereich in einen Antriebsbereich I bei Leerlaufbetrieb oder
Betrieb niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung, einen
Antriebsbereich II, in dem Kompressionszündung möglich ist, und einen Antriebsbereich
III unterteilt, der sich von diesen Bereichen I und II in einer
Weise unterscheidet, dass eine Motorgeschwindigkeit Ne und eine
Motorlast Lo als Parameter verwendet werden. Zusätzlich, wie 2A zeigt,
werden die Ventilzeitsteuerungen in den Antriebsbereichen I und
III so gesteuert, dass eine positive Überlagerungsperiode BVO, während der
beide der Ventile 6 und 7 offen sind, für eine Periode
von dem späten
Teil eines Auspuffhubs bis zum frühen Teil eines Ansaughubs eingestellt
wird. Wie 2B zeigt, wird andererseits
im Antriebsbereich II eine negative Überlagerungsperiode BVC, für die beide
der Ventile 6 und 7 geschlossen sind, für eine Periode
von dem Ende eines Auspuffhubs und dem Beginn eines Ansaughubs eingestellt.
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Außerdem werden
als Verbrennungsbetriebsarten eine schichtweise Verbrennungssteuerung
in dem Antriebsbereich I realisiert, wird die Kompressionszündungs-Verbrennungssteuerung
in dem Antriebsbereich II realisiert, und wird einheitliche Verbrennungssteuerung
in dem Antriebsbereich III ausgeführt.
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Unter
der schichtweisen Verbrennungssteuerung wird ein Brennstoff von
dem im Zylinder vorgesehenen Einspritzer 11 in Richtung
auf den im Kolben 2 gebildeten Kolbenhohlraum 2a zu
einer relativ späten
Zeit wie zum Beispiel einem späteren
Teil eines Kompressionshubs eingespritzt, und der eingespritzte
Brennstoff steigt entlang der gekrümmten konkaven Oberfläche des
Kolbenhohlraums 2a so hoch, dass sich eine relativ fette
Luft-Brennstoffmischung um den Funkenbildungsteil der Zündkerze 12 ansammelt,
um eine zufriedenstellende Zündungscharakteristik
zu liefern.
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Unter
der einheitlichen Verbrennungssteuerung wird der Brennstoff aus
dem im Zylinder vorgesehenen Einspritzer 11 in die Brennkammer
zu einer relativ frühen
Zeit wie zum Beispiel dem Beginn eines Ansaughubs eingespritzt,
um Mischung des eingespritzten Brennstoffs und frischer Luft zu
fördern,
so dass eine homogenisierte Luft-Brennstoffmischung bei
der Zündung
durch die Zündkerze 12 erzeugt wird.
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Andererseits
wird im Antriebsbereich II während
der negative Überlagerungsperiode
BVC (siehe 2B), für die sich sowohl das Einlassventil 6 als auch
das Auslassventil 7 im geschlossenen Zustand befindet,
oder während
einer Periode von einem Ansaughub zur ersten Hälfte eines Kompressionshubs, der
Brennstoff von dem Einspritzer 11 eingespritzt, um eine
einheitlich vorgemischte Luft-Brennstoffmischung zu erzeugen, bevor
die Gastemperatur in der Brennkammer 3 die Selbstzündung ermöglichende Temperatur
erreicht. Wenn die Gastemperatur die Selbstzündungstemperatur erreicht,
wird daher die Luft-Brennstoffmischung in der Brennkammer 3 gleichzeitig
entzündet,
wodurch Mehrpunktzündungsverbrennung
realisiert wird, das heißt
die Verbrennung, die die Flamme nicht weiterleitet, sozusagen die
durch eine nicht endliche Anzahl von Zündkerzen erzeugte Verbrennung.
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Konkreter
ausgedrückt,
wird im Antriebsbereich II während
der negativen Überlagerungsperiode
BVC, für
die sowohl das Einlassventil 6 als auch das Auslassventil 7 sich
im geschlossenen Zustand befindet, das in der Brennkammer 3 gehaltene
Restgas unter Druck gesetzt, damit seine Temperatur in Übereinstimmung
mit dem Anheben des Kolbens 2 ansteigt, und die Temperatur
von in dem anschließenden
Ansaughub eingesaugter Frischluft steigt aufgrund des Restgases,
und ferner steigt die Temperatur dieser Frischluft durch den anschließenden Kompressionshub,
woraufhin die Temperatur erreicht wird, bei der Selbstzündung möglich ist.
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Die
Verbrennungstemperatur der Luft-Brennstoffmischung durch die Selbstzündungsverbrennung
beträgt
ungefähr
1800°C und
ist um ungefähr 200°C niedriger
als die auf der gewöhnlichen
Zündung
basierenden Verbrennung. Da außerdem
die Luft-Brennstoffmischung
gleichzeitig entzündet
wird, wird schnelle Niedertemperaturverbrennung möglich. Infolgedessen
wird aufgrund der Niedertemperaturverbrennung die Abgabemenge von
NOx reduzierbar, und aufgrund der gleichzeitigen Zündung wird der
thermische Wirkungsgrad hoch und wird dementsprechend magere Verbrennung
möglich,
so dass das Abgas im wesentlichen sauber werden kann, während der
Brennstoffverbrauch nahe dem eines Dieselmotors gehalten wird.
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In
diesem Zusammenhang wird Benzin mit niedrigem Cetanwert oder Methanol
verwendet. Es ist bekannt gewesen, dass sogar ein solcher Brennstoff
mit niedrigem Cetanwert, zum Beispiel Benzin, den selbstzündenden
Zustand erlaubt, wenn die Gastemperatur in der Brennkammer 3 ungefähr 900°C übersteigt.
In dieser Ausführungsform
wird der durch die Druckbeaufschlagung des Restgases verursachte
Temperaturanstieg und das normale Kompressionsverhältnis als
Temperaturerhöhungsmittel
verwendet, und die Gastemperatur wird durch die Verwendung dieser
Funktionen eingestellt, um die Temperatur zu erreichen, bei der
Kompressionszündung möglich ist.
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Das
heißt,
im Fall des konstanten Volumenzyklus ist der theoretische thermische
Wirkungsgrad η durch
die folgende Gleichung gegeben: η th = 1 – (1/εκ–1)wobei ε: Kompressionsverhältnis und κ: Verhältnis von
spezifischer Wärmekapazität.
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Wenn
das Verhältnis κ der spezifischen
Wärmekapazität um den
Anstieg der Druckbeaufschlagungstemperatur des Restgases erhöht wird,
ist es dementsprechend möglicht,
die Gastemperatur bis zu der Selbstzündungstemperatur innerhalb
eines praktikablen Bereichs ohne beträchtliches Erhöhen des
Kompressionsverhältnisses ε zu erhöhen. In
dieser Ausführungsform
ist das Kompressionsverhältnis eingestellt,
um in einem Bereich von 14 bis 20 zu liegen.
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Es
wird in diesem Fall gesagt, dass, wie durch eine durchgezogene Linie
in 8 angezeigt ist, wenn der maximale Wert der Verbrennung
an einem Abschnitt festgelegt wird, der den oberen Kompressionstotpunkt
durchquert, die ideale Verbrennung, die kein Klopfen erzeugt, erreichbar
ist. Natürlich
liegt die Selbstzündungszeit
zu dieser Zeit unmittelbar vor dem Ende des Kompressionshubs. Die elektronische
Steuereinheit (ECU) 20 steuert die Selbstzündungszeit
für die
Luft-Brennstoffvormischung durch die Steuerung der Brennstoffeinspritzzeit.
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Konkret
ausgedrückt,
wird der Prozess wie in den Ablaufdiagrammen der 4 und 5 gezeigt ausgeführt. 4 zeigt
eine Verbrennungsbetriebsart-Einstellroutine. Bei dieser Routine
wird in Schritt S1, unter Bezugnahme auf eine in 3 gezeigten Abbildung,
der Antriebsbereich aufgrund der Parameter zur Ermittlung des Motorantriebszustands
wie zum Beispiel eine Motorgeschwindigkeit Ne und eine Motorbelastung
Lo bestimmt.
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Wenn
eine Entscheidung getroffen wird, dass der Antriebszustand ein Zustand
niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung ist, einschließlich eines
Leerlaufantriebszustands, der im Antriebsbereich I existiert, schreitet
der Betriebsablauf zu einem Schritt S2 fort, um an das Betätigungselement 15 Antriebssignale
zum Ändern
der Drehphasen des Einlassnockens 13a und des Auslassnockens 13b auszugeben,
so dass sowohl das Einlassventil 6 als auch das Auslassventil 7 den
offenen Zustand für eine
Periode von einem späten
Teil eines Auspuffhubs bis zu einem frühen Teil eines Ansaughubs durch
den VVT-Mechanismus 14a und 14b annimmt, um die
positive Überlagerungsperiode
BVO (siehe 2A) herzustellen. Danach schreitet
der Betriebsablauf zu einem Schritt S3 fort, um die Verbrennungsbetriebsart
auf schichtweise Verbrennungssteuerung basierend auf der Zündung durch
die Zündkerze 12 einzustellen.
Danach wird diese Routine beendet.
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Übrigens
wird eine gut bekannte Technik für die
Brennstoffeinspritz-Zeitsteuerung bei der schichtweisen Verbrennungssteuerung
verwendet, und die Beschreibung derselben soll der Kürze zuliebe
weggelassen werden.
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Wenn
andererseits der Antriebszustand in dem Antriebsbereich III liegt,
geht der Betriebsablauf zu einem Schritt S4, in dem, wie auch im
Schritt S2, Antriebssignale zum Ändern
der Drehphasen des Einlassnocken 13a und des Auslassnocken 13b an das
Betätigungselement 15 ausgegeben
werden, so dass sowohl das Einlassventil 6 als auch das
Auslassventil 7 den Öffnungszustand
für eine
Periode von einem späten
Teil eines Auspuffhubs bis zu einem frühen Teil eines Ansaughubs mittels
der VVT-Mechanismen 14a und 14b annimmt, um die
positive Überlagerungsperiode
BVO (siehe 2A) einzustellen. Hiernach schreitet
der Betriebsablauf zu einem Schritt S5 zum Einstellen der Verbrennungsbetriebsart
auf einheitliche Verbrennungssteuerung basierend auf der Selbstzündung durch
die Zündkerze 12 fort.
Danach wird diese Routine beendet.
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Übrigens
wird eine gute bekannte Technik für die Brennstoffeinspritz-Zeitabstimmung
bei der einheitlichen Verbrennungssteuerung verwendet, und die Beschreibung
derselben soll der Kürze
zuliebe weggelassen werden.
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Wenn
ferner der Antriebszustand in dem den Antriebsbereich II bildenden
selbstzündenden
Bereich ist, schreitet der Betriebsablauf zu einem Schritt S6 fort,
in dem Antriebssignale zum Ändern
der Drehphasen des Einlassnockens 13a und des Auslassnockens 13b an
das Betätigungselement 15 ausgegeben
werden, so dass sowohl das Einlassventil 6 als auch das
Auslassventil 7 den Verschlusszustand für eine Periode von dem Ende
eines Auspuffhubs bis zum Anfang eines Ansaughubs mittels der VVT-Mechanismen 14a und 14b annimmt,
um die negative Überlagerungsperiode
BVC (siehe 2B) einzustellen. Hiernach schreitet
der Betriebsablauf zu einem Schritt S7 zum Einstellen der Verbrennungsbetriebsart
auf die Selbstzündungsverbrennungssteuerung
fort. Danach wird diese Routine beendet.
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In
der in 4 gezeigten Verbrennungsbetriebsart-Einstellroutine
wird nach der Auswahl der Selbstzündungsverbrennung die wie in 5 gezeigte
selbstzündende
Einspritzsteuerroutine initiiert, und ein Schritt S11 wird zuerst
ausgeführt,
um eine Entscheidung über
den Antriebszustand aufgrund Parametern zum Ermitteln des Motorantriebszustands
wie zum Beispiel einer Motorgeschwindigkeit Ne und einer Motorbelastung
Lo zu treffen. Wenn die Entscheidung Antrieb niedriger Belastung
zeigt, schreitet der Betriebsablauf zu einem Schritt S12 fort, um
die Ansaughub-Einspritzsteuerung
auszuführen, und
dann wird diese Routine beendet. Wenn andererseits die Entscheidung
Antrieb hoher Belastung zeigt, schreitet der Betriebsablauf zu einem
Schritt S13 fort, um die Einspritzsteuerung während der ersten Hälfte des
Kompressionshubs auszuführen,
und dann wird diese Routine beendet.
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Nach
der Ausführung
der Ansaughub-Einspritzsteuerung im Schritt S12 wird ein Einspritz-Startsignal ausgegeben,
wenn der Kolben 2 in dem die Brennstoffeinspritzung erfahrenden
Zylinder einen festgelegten Kurbelwinkel in der ersten Hälfte des
Ansaughubs erreicht (siehe 6).
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Da
die Brennstoffeinspritz-Startzeit bei Antrieb niedriger Belastung
in der ersten Hälfte
des Ansaughubs eingestellt wird, verdampft der eingespritzte Brennstoff
vollständig,
um eine Luft-Brennstoffvormischung bis zu der Selbstzündungszeit
zu erzeugen, wodurch die Selbstzündung
gefördert
wird. Wie 7 zeigt, wird in diesem Fall
die Brennstoffeinspritz-Startzeit vorzugsweise auf eine Zeit eingestellt, dass
der Spitzenteil des Brennstoffsprays in Richtung auf die obere Oberfläche T des
Kolbens 2 beim Ansaughub dem Kolben 2 folgt, ohne
mit der oberen Oberfläche
T des Kolbens in Kontakt zu kommen. In dieser Ausführungsform
ist sie bei ungefähr
60° CA (cam
angle – Nockenwinkel)
nach dem oberen Totpunkt des Aufpuffhubs eingestellt.
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Da
die Einspritzung in einem Zustand ausgeführt wird, wenn der Spitzenteil
des Brennstoffsprays bei dem absenkenden Hub dem Kolben 2 folgt,
ohne selbst an der oberen Oberfläche
T des Kolbens anzuhaften, wird der Brennstoff effizient zerstreut,
um die homogenisierte und vorgemischte Luft-Brennstoffmischung innerhalb
der Brennkammer 3 zu erzeugen.
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Wenn
in diesem Fall der Brennstoff in der Nähe des Endes des Ansaughubs
eingespritzt wird, wie zum Beispiel durch eine Strichellinie in
der selben Darstellung gezeigt ist, wird, da das Gas innerhalb der
Brennkammer 3 durch Anheben des Kolbens 2 bei
dem Kompressionshub komprimiert wird, der von dem im Zylinder angeordneten
Einspritzer 11 eingespritzte Brennstoff nicht ausreichend
zerstreut, was es schwierig gestaltet, die homogenisierte und vorgemischte
Luft-Brennstoffmischung anzubieten. Wenn darüber hinaus der Brennstoff zu
Beginn des Ansaughubs eingespritzt wird, ist vollständige Verdampfung
des Brennstoffs schwierig, da der eingespritzte Brennstoff mit der
oberen Oberfläche
des Kolbens 2 in Kollision (Anstoßzustand) kommt, um von diesem herunterzutropfen.
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Außerdem wird
bei der Ausführung
der Einspritzsteuerung während
der ersten Hälfte
des Kompressionshubs im Schritt S13 ein Einspritz-Startsignal ausgegeben,
wenn die Position 2 in dem die Brennstoffeinspritzung erfahrenden
Zylinder einen festgelegten Kurbelwinkel in der ersten Hälfte des Kompressionshubs
erreicht.
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Da
die Brennstoffeinspritz-Startzeit bei Antrieb hoher Belastung in
der ersten Hälfte
des Kompressionshubs eingestellt ist, erzeugt nur ein Teil des Brennstoffs
die vorgemischten Luft-Brennstoffmischung, während der restliche Brennstoff
innerhalb der Brennkammer 3 in Form von Brennstofftropfen (flüssige Form)
zerstreut wird, und folglich, wenn die vorgemischte Luft-Brennstoffmischung
kompressionsgezündet
wird, wirkt dies als eine Wärmequelle zum
aufeinanderfolgenden Verbrennen des durch die Verdampfung der Brennstofftropfen
erzeugten Brennstoffs, wodurch die durch eine Strichellinie in 8 angezeigte
Vorentzündung
unterdrückt
und die Selbstzündungsverbrennung
an einer Verbrennungsposition erreicht wird, die durch eine durchgezogenen
Linie in der selben Darstellung angezeigt ist. In diesem Zusammenhang
wird in dieser Ausführungsform
die Brennstoffeinspritz-Startzeit bei ungefähr 240° CA nach dem oberen Totpunkt
des Auspuffhubs festgelegt.
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In
diesem Fall ist es auch möglich,
dass die Brennstoffeinspritz-Startzeit einen variablen Wert annimmt,
der vorhergehend in Übereinstimmung
mit den Antriebsbedingungen festgelegt wird.
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Da
wie oben ausgeführt
in dieser Ausführungsform
die Brennstoffeinspritzzeit variable gemäß den Antriebsbedingungen eingestellt
wird, ist es möglich,
die optimale Selbstzündungsverbrennung zum
Erhalten stabiler Verbrennung in dem Bereich zu realisieren, in
dem Selbstzündung
möglich
ist. Außerdem
nehmen im Antriebsbereich II (Bereich, in dem Selbstzündung möglich ist),
beide der Ventile 6 und 7 den Schließzustand
für eine
Periode von dem Ende des Auspuffhubs bis zu dem frühen Teil
des Ansaughubs an, um die negative Überlagerungsperiode BVC aufzubauen,
für die
das Restgas durch den Temperaturanstieg unter Druck gesetzt wird;
deshalb ist es möglich,
ein hohes Verhältnis
der spezifischen Wärmekapazität bereitzustellen
und einfach die Gastemperatur in der Brennkammer 3 bis
auf die Selbstzündung
ermöglichende
Temperatur zu erhöhen,
die die Temperatur der Brennkammer 3 steuern kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
begrenzt, sondern zum Beispiel können
das Einlassventil 6 und das Auslassventil 7 an
ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil anpassbar sein, und in
diesem Fall können
die Ventilöffnungs-/Schließzeiten
variabel ohne Verwendung des VVT-Mechanismus gesteuert werden.
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Zusätzlich ist
es auch zweckdienlich, dass das Auslassdrosselventil in dem Auslassdurchgang angeordnet
wird, und in dem Bereich, in dem Selbstzündung möglich ist, ein Teil des Auspuffgases
durch das Auslassdrosselventil in der zweiten Hälfte des Auspuffhubs begrenzt
wird, und zu Beginn des Ansaughubs das Ablassventil geöffnet wird,
wodurch die interne AGR (Abgasrückführung) erzeugt
wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die negative Überlagerungsperiode
BVC herzustellen.
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Es
ist darüber
hinaus ferner möglich,
dass die erste Brennstoffeinspritzzeit und die zweite Brennstoffeinspritzzeit
als ein feststehender Wert eingestellt werden, oder dass sie einen
variablen Wert annehmen, der basierend auf Antriebsparametern eingestellt
wird.
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Wie
oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
stabile Verbrennungsbedingungen im selbstzündenden Antriebsbereich zu
erreichen, indem zusätzlich
die Brennstoffeinspritz-Zeitsteuerung so realisiert wird, dass die Schwierigkeit
bei der Steuerung der Luft-Brennstoffmischungstemperatur überwunden
wird.
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Nachdem
eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
wurde, sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung
nicht auf die genaue Ausführungsform
begrenzt ist, und verschiedene Änderungen
und Modifikationen derselben durch einen Fachmann in diesem Gebiet
vorgenommen werden könnten,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.