DE602004001648T2 - Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, deren einzelne Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchmachen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Es existieren herkömmlich bzw. konventionell bekannte Ansätze, um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu verbessern. Ein Ansatz einer Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung ist es, ein Gemisch bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen, das höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine ist. Ein Beispiel dieses Ansatzes wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1998-29836 geoffenbart. Der Ansatz der Veröffentlichung verwendet Kraftstoffeinspritzeinrichtungen für ein direktes Einspritzen von Kraftstoff in Verbrennungskammern, um eine geschichtete Ladungsverbrennung bzw. Verbrennung einer geschichteten Beladung zu erzeugen, indem der Kraftstoff während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, wenn die Brennkraftmaschine beispielsweise in einem Bereich niederer Last und niederer Drehzahl ist, so daß das Gemisch unter äußerst bzw. extrem mageren Bedingungen verbrannt wird.
  • Bei dieser Art von Brennkraftmaschine ist es unmöglich, ausreichend Stickoxide (NOx) unter Magerverbrennungs-Betriebsbedingungen umzuwandeln, indem als ein emissionsreinigender Konverter ein gewöhnlicher Drei-Wege-Katalysator allein verwendet wird, welcher ein Katalysator ist, der eine hohe emissionsreinigende Leistung aufweist, um Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und NOx bei ungefähr dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuwandeln. Deshalb wird, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1998-29836 erwähnt, die Brennkraftmaschine mit einem mageren bzw. Mager-NOx-Katalysator ausgestattet bzw. versehen, welcher NOx in einer sauerstoffreichen Atmosphäre adsorbiert und NOx in einer Atmosphäre verringerter Sauerstoffkonzentration freigibt und reduziert. Wenn die Menge an NOx, die durch den mageren NOx Katalysator adsorbiert wurde, sich unter den Betriebsbedingungen einer mageren Verbrennung erhöht hat, wenn der magere NOx Katalysator dieser Art verwendet wird, wird der Kraftstoff nicht nur für eine primäre Verbrennung eingespritzt, sondern eine zusätzliche Menge an Kraftstoff wird während, eines Expansionshubs eingespritzt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger zu machen und CO zum Beschleunigen einer Freigabe und Reduktion von NOx zu erzeugen, wie dies in der oben erwähnten Veröffentlichung beispielsweise gezeigt ist.
  • Bei der oben erwähnten herkömmlichen Brennkraftmaschine, welche einen Betrieb einer mageren Verbrennung durchführt, ist es notwendig, einen kostspieligen bzw. teuren mageren NOx Katalysator in einem Abgasdurchtritt bereitzustellen, um eine hohe NOx Umwandlungsleistung unter den Betriebsbedingungen einer mageren Verbrennung zu realisieren bzw. zu verwirklichen. Die Bereitstellung des mageren NOx Katalysators ist nachteilig vom Standpunkt der Produktkosten. Außerdem ist es notwendig, temporär bzw. zeitlich vorübergehend das Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger zu machen, indem eine zusätzliche Menge an Kraftstoff zugeführt wird, um eine Freigabe und Reduktion von NOx zu beschleunigen, wenn sich die Menge von adsorbiertem NOx, erhöht, wie dies oben festgestellt ist, um die Umwandlungsleistung des mageren NOx Katalysators beizubehalten. Außerdem ist der magere NOx Katalysator anfällig, durch Schwefel bzw. eine Schwefelung vergiftet zu werden, wenn der verwendete Kraftstoff einen hohen Schwefelgehalt aufweist. Der magere NOx Katalysator sollte deshalb einer Regenerationsbehandlung unterworfen werden, wie beispielsweise einem Erwärmen bzw. Erhitzen des Katalysators und Zuführen eines reduzierenden Agens bzw. Mittels, um dieses Schwefelvergiftungs-Problem des mageren NOx Katalysators zu überwinden. Alle derartigen Probleme der herkömmlichen Brennkraftmaschine würden die Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserungswirkungen bzw. -effekte des Betriebs bzw. Vorgangs einer mageren Verbrennung gefährden.
  • Ein anderer Ansatz bzw. Zugang zur Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung ist eine Kompressionszündung, welche in den letzten Jahren intensiv studiert wurde. Die Kompressionszündung ist eine spontane Entzündung eines Gemischs in einer Verbrennungskammer, die unter Bedingungen hoher Temperatur und Drucks in einem abschließenden bzw. Endteil eines Kompressionshubs, wie in einem Dieselmotor auftritt. Wenn die Kompressionszündung erzeugt wird, verbrennt die Mischung bzw. das Gemisch rasch durch die gesamte Verbrennungskammer sogar unter Bedingungen, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer äußerst hoch ist oder eine große Menge von verbranntem Gas in die Verbrennungskammer durch Abgasrezirkulation (EGR) eingebracht wird. Dies macht es möglich, eine zu späte Verbrennung zu verhindern, welche nicht eine wirksame Arbeit erzeugt. Der Kompressionszündungsansatz ist deshalb zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorteilhaft.
  • In einer gewöhnlichen fremdgezündeten bzw. Funkenzündungs-Brennkraftmaschine erhöhen sich jedoch die Temperatur und der Druck in der Verbrennungskammer nicht auf solche Niveaus, die hoch genug sind, um eine Kompressionszündung ungefähr beim oberen Totpunkt im Kompressionshub zu erzeugen. Um eine Kompressionszündung zu erzeugen, ist es notwendig, eine spezielle Anordnung zu machen, um die Temperatur oder den Druck in der Verbrennungskammer beträchtlich zu erhöhen. Es war jedoch herkömmlicherweise schwierig, die Temperatur oder den Druck in der Verbrennungskammer auf ein Niveau zu erhöhen, das hoch genug ist, um eine Kompressionszündung in einem Teillastbereich zu erzeugen, in welchem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden muß, während ein Klopfen (abnormale Verbrennung, die durch ein spontanes Entzünden des Gemischs verursacht wird, das vor einer Entwicklung einer Flamme in der Verbrennungskammer auftritt) in einem Bereich hoher Last vermieden wird.
  • Unter solchen Umständen hat die Anmelderin vorher die japanische Patentanmeldung Nr. 2002-185242 für eine Technologie betreffend eine Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine eingereicht, welche darauf abzielt, eine signifikante bzw. merkliche Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch eine Kombination des Betriebs einer mageren Verbrennung und einer Kompressionszündung erzielen soll. Gemäß der beanspruchten Technologie wird ein spezieller Betriebsmodus in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine bzw. des Motors ausgewählt, in welchem ein Paar von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern, von welchem Auslaß- bzw. Auspuff- und Einlaßhübe überlappen, verbunden ist, um eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden. Wenn die untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration etabliert bzw. gebildet ist, wird verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, welcher sich gegenwärtig in dem Auslaßhub befindet, in den nachfolgenden Zylinder, welcher sich gegenwärtig in dem Einlaßhub befindet, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht, wobei ein mageres Gemisch, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, durch eine erzwungene Zündung im vorangehenden Zylinder verbrannt wird, während Kraftstoff zum verbrannten Gas zugeführt wird, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das vom vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, so daß ein Gemisch, das so im nachfolgenden Zylinder erzeugt wird, durch eine Kompressionszündung verbrannt wird.
  • Wenn die Brennkraftmaschine bzw. der Motor in dem oben erwähnten speziellen Betriebsmodus im Teillastbereich geregelt bzw. gesteuert wird, wird eine wesentliche Kraftstoffwirtschaftlichkeits- Verbesserungswirkung im vorangehenden Zylinder als ein Ergebnis einer Verbesserung im thermischen Wirkungsgrad erhalten, die durch den Betrieb einer mageren Verbrennung und eine Verringerung eines Pumpverlusts im vorangehenden Zylinder erzielt wird. Im nachfolgenden Zylinder wird andererseits das Gemisch, das durch ein Zuführen des Kraftstoffs zum verbrannten Gas erzeugt wird, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das vom vor angehenden Zylinder eingebracht wurde, verbrannt. Da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im nachfolgenden Zylinder gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im speziellen Betriebsmodus gemacht wird, wird ein Pumpverlust im nachfolgenden Zylinder verringert und dies erzeugt eine weitere Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserungswirkung.
  • Zusätzlich tritt, da das verbrannte Gas mit hoher Temperatur vom vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder durch den Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht wird, eine Kompressionszündung in einer Verbrennungskammer des nachfolgenden Zylinders auf, nachdem sich die Temperatur in der Verbrennungskammer bis zu einem Niveau erhöht hat, das hoch genug ist, um eine Kompressionszündung im Kompressionshub zu erzeugen. Dies dient dazu, um signifikant bzw. merklich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und die Menge an NOx Emissionen zu verringern. Außerdem ist es, da der nachfolgende Zylinder nur solches verbranntes Gas austrägt, das durch ein Verbrennen des Gemischs beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird, möglich, eine zufriedenstellende emissionsreinigende Leistung mit dem Drei-Wege-Katalysator allein ohne die Notwendigkeit für die Bereitstellung des mageren NOx Katalysators in einem Auslaßdurchtritt zu realisieren bzw. zu verwirklichen.
  • Die fremdgezündete Brennkraftmaschine der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-185242 ist abhängig von Motorbetriebsbedingungen zwischen einem normalen Betriebsmodus, in welchem eine Verbrennung unabhängig in einzelnen bzw. individuellen Zylindern erzeugt wird, welche verbunden sind, um eine unabhängige Zylinder-Konfiguration auszubilden, und dem oben erwähnten speziellen Betriebsmodus schaltbar ge macht, in welchem eine Verbrennung in der untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration erzeugt wird, wobei das verbrannte Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, direkt in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird. In dieser fremdgezündeten Brennkraftmaschine tendiert ein Problem beim Regel- bzw. Steuerbetrieb bzw. -vorgang für ein Umschalten von Gasströmungswegen bzw. -pfaden von der unabhängigen Zylinder-Konfiguration zur untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration aufzutreten. Die eine Emission reinigende Leistung der Brennkraftmaschine könnte sich während einer Übergangsperiode dieser Gasströmungswege-Umschalttätigkeit verschlechtern. Genauer ist es schwierig, augenblicklich die Menge an frischer Einlaßluft unmittelbar nachfolgend auf die Gasströmungswege-Umschalttätigkeit zu ändern und zu regulieren, und dies stellt ein Problem beim Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dar, welches das Verhältnis der Menge von frischer Einlaßluft zur Menge des Kraftstoffs (Benzin) ist. Dies macht es schwierig, Abgase unter Verwendung des Drei-Wege-Katalysators allein zu reinigen, welcher die hohe emissionsreinigende Leistung bei ungefähr dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist. Deshalb verschlechtert sich die emissionsreinigende Leistung möglicherweise in der oben erwähnten fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
  • WO 03 064 837 A offenbart eine Regel- bzw. Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im Licht des Vorhergehenden ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung, eine derartige Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bereitzustellen, die richtig bzw. passend die Brennkraftmaschine bzw. den Motor zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem speziellen Betriebsmodus umschalten kann, während eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung während einer Übergangsperiode verhindert wird, in welcher Gasströmungswege der Brennkraftmaschine umgeschaltet werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensiv ein Phänomen studiert, daß die Menge an NOx Emissionen durch eine Verbrennung verringert werden kann, die durch eine Kompressionszündung verursacht ist. Durch diese Studie haben die Erfinder ein Verständnis erzielt, daß die Temperatur von Frischluft, die von vorangehenden Zylindern in nachfolgende Zylinder eingebracht wird, durch ein Unterbrechen einer Verbrennung in den vorangehenden Zylindern und Passieren bzw. Durchleiten der Frischluft durch die vorangehenden Zylinder erhöht werden kann, welche eine Hochtemperatur-Atmosphäre beibehalten, und als eine Folge wird es möglich, eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern zu erzeugen, und dadurch eine Verschlechterung einer emissionsreinigenden Leistung zu verhindern.
  • Gemäß der Erfindung schaltet eine Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Viertakt-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, von welcher einzelne bzw. individuelle Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchschreiten, die Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen davon zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem speziellen Betriebsmodus um. Wenn die Brennkraftmaschine auf den normalen Betriebsmodus eingestellt ist, wird eine unabhängige Zylinder-Konfiguration ausgebildet, so daß eine Verbrennung unabhängig in den ein zelnen Zylindern mit darin eingebrachter Frischluft auftritt. Wenn der Motor auf den speziellen Betriebsmodus in einem Teillast-Betriebsbereich eingestellt ist, ist jedes Paar von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern, von welchen Auslaß- bzw. Auspuff- und Einlaßhübe überlappen, verbunden, um eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, so daß verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, welcher sich gegenwärtig in dem Auslaßhub befindet, in den nachfolgenden Zylinder, welcher sich gegenwärtig in dem Einlaßhub befindet, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht wird und Gas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, eine magere Mischung, welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in dem vorangehenden Zylinder verbrannt ist bzw. wird, und eine Mischung, welche durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem verbrannten Gas, welches ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht wird, in dem nachfolgenden Zylinder verbrannt ist bzw. wird. Diese Regel- bzw. Steuervorrichtung weist eine Fähigkeit auf, die Brennkraftmaschine zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem speziellen Betriebsmodus über einen Übergangsbetriebsmodus umzuschalten, in welchem Gasströmungswege bzw. -pfade verbunden sind, um die untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, und die Steuervorrichtung unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern, während eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern durch Kompressionszündung erzeugt wird.
  • In einer bevorzugten Form der Erfindung schaltet eine Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Viertakt-Mehrzy linder-Brennkraftmaschine, von welcher einzelne bzw. individuelle Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchschreiten, die Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen davon zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem speziellen Betriebsmodus um. Wenn die Brennkraftmaschine in den speziellen Betriebsmodus in einem Teillast-Betriebsbereich eingestellt ist, ist bzw. wird jedes Paar von vorangehendem und nachfolgendem Zylinder, von welchen Auslaß- bzw. Auspuff- und Einlaßhübe überlappen, verbunden bzw. angeschlossen, um eine miteinander bzw. untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, so daß verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, welcher sich gegenwärtig in dem Auslaßhub befindet, in den nachfolgenden Zylinder, welcher sich gegenwärtig in dem Einlaßhub befindet, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw. wird und Gas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, eine magere Mischung, welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, ist bzw. wird in dem vorangehenden Zylinder verbrannt und eine Mischung bzw. ein Gemisch, welche(s) durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem verbrannten Gas, welches ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht wird, ist bzw. wird in dem nachfolgenden Zylinder verbrannt. Wenn die Brennkraftmaschine auf den normalen Betriebsmodus in einem Betriebsbereich auf einer Seite höherer Last des Betriebsbereichs eingestellt ist, in welcher der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, wird eine unabhängige Zylinder-Konfiguration ausgebildet, so daß eine Verbrennung unabhängig in den einzelnen Zylindern mit darin eingebrachter Frischluft auftritt. Diese Steuervorrichtung wählt einen Übergangsbetriebsmodus aus, in welchem Gasströmungswege verbunden sind, um die miteinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden und die Steuervorrichtung unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern, während eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern durch eine Kompressionszündung erzeugt wird, wenigstens wenn die Brennkraftmaschine vom speziellen Betriebsmodus auf den normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird.
  • Die oben erwähnten Steuervorrichtungen der Erfindung steuern bzw. regeln die Brennkraftmaschine, um eine Verbrennung im speziellen Betriebsmodus zu erzeugen, wenn sich die Brennkraftmaschine im Teillastbereich befindet. Wenn die Brennkraftmaschine im speziellen Betriebsmodus im Teillastbereich geregelt bzw. gesteuert wird, wird eine wesentliche Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserungswirkung in den vorangehenden Zylindern als ein Resultat einer Verbesserung im Wärmewirkungsgrad erhalten, die durch den Betrieb einer mageren Verbrennung und eine Verringerung bzw. Reduktion im Pumpverlust in den vorangehenden Zylindern erzielt wird. In den nachfolgenden Zylindern wird andererseits das Gemisch, das durch ein Zuführen von Kraftstoff zum verbrannten Gas, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das von den vorangehenden Zylindern eingebracht ist bzw. wird, verbrannt, so daß eine Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserungswirkung aufgrund wenigstens einer Verringerung im Pumpverlust in den nachfolgenden Zylindern erhalten wird. Im speziellen Betriebsmodus wird die Menge an NOx Emissionen von den vorangehenden Zylindern auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten, da die Mischung, die ein signifikant bzw. merklich hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den vorangehenden Zylindern verbrannt wird, während NOx Emissionen aus den nachfolgenden Zylindern ausreichend unterdrückt werden, da das verbrannte Gas aus den vorangehenden Zylindern eingebracht wird, um einen Zustand äquivalent zu dem zu schaffen, welcher auftreten würde, wenn ein großer Anteil von Abgas durch einen EGR Betrieb in den nachfolgenden Zylindern eingebracht wird. Diese Merkmale der Erfindung sind vorteilhaft zum Verbessern der Qualität von Emissionen.
  • Wenn die Brennkraftmaschine zwischen dem normalen Betriebsmodus, in welchem die Gasströmungswege auf die unabhängige Zylinder-Konfiguration eingestellt sind, und dem speziellen Betriebsmodus umgeschaltet wird, in welchem die Gasströmungswege auf die untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration eingestellt sind, wählt die Steuervorrichtung temporär den Übergangsbetriebsmodus aus, in welchem die Gasströmungswege auf die untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration eingestellt sind. Spezifisch werden die Gasströmungswege auf die miteinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration umgeschaltet, wenn die Brennkraftmaschine vom normalen Betriebsmodus auf den speziellen Betriebsmodus umgeschaltet wird, während die Gasströmungswege in der untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration belassen werden, wenn die Brennkraftmaschine vom speziellen Betriebsmodus zu dem normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird, und die Steuervorrichtung unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern im Übergangsbetriebsmodus. Im Übergangsbetriebsmodus wird Frischluft, die in die nachfolgenden Zylinder einzubringen ist, in den vorangehenden Zylindern erwärmt bzw. erhitzt, welche eine Atmosphäre hohe Temperatur behalten, da eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern erzeugt worden ist, bis sie unmittelbar vorher unterbrochen wird. Da die Temperatur der Frischluft auf diese Weise erhöht wird, wird es möglich, eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern zu erzeugen. Da die Mischung in den nachfolgenden Zylindern durch die Kompressionszündung im Übergangsbetriebsmodus verbrannt wird, können NOx Emissionen aus den nachfolgenden Zylindern ausreichend während einer Periode bzw. Zeitdauer eines Betriebsmodusübergangs unterdrückt werden. Es ist deshalb möglich, die Brennkraftmaschine ordnungsgemäß bzw. passend zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem speziellen Betriebsmodus umzuschalten, während eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung ungeachtet des Werts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Mischung verhindert wird.
  • Außerdem ist es, da die Steuervorrichtung eine Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern nach einem Unterbrechen der Verbrennung in den vorangehenden Zylindern im Übergangsbetriebsmodus erzeugt, möglich, die Mischung durch die Kompressionszündung in einer verläßlichen Art sogar in der Periode eines Betriebsmodusübergangs zu verbrennen, während welchem die Menge an frischer Einlaßluft instabil ist.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine gesamte Brennkraftmaschine, die mit einer Steuervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet bzw. versehen ist;
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines der Zylinder eines Brennkraftmaschinenkörpers, zusammen mit assoziierten bzw. verbundenen Komponenten gezeigt, die darin vorgesehen sind;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems der Brennkraftmaschine der Ausführungsform;
  • 4 ist ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beispiel von Betriebsbereichen zeigt, die zum richtigen bzw. passenden Steuern bzw. Regeln der Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen bzw. -zuständen davon eingestellt sind;
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Timing von Auslaß- und Einlaßhüben als auch ein Timing einer Kraftstoffeinspritzung und ein Zündungstiming der einzelnen bzw. individuellen Zylinder zeigt;
  • 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das wesentliche Frischluft- und Gasströmungswege zeigt, die in einem Betriebsbereich niedriger Last und niedriger Drehzahl ausgebildet sind;
  • 7 ist ein erläuterndes Diagramm, das wesentliche Frischluft- und Gasströmungswege zeigt, die in einem Betriebsbereich hoher Last und hoher Drehzahl ausgebildet sind; und
  • 8A und 8B sind Zeitkarten bzw. -diagramme, die ein Timing von aufeinanderfolgenden Verbrennungszyklen zeigen, die durchgeführt werden, wenn die Brennkraftmaschine von einem normalen Betriebsmodus zu einem speziellen Betriebsmodus, und umgekehrt, über einen Übergangsbetriebsmodus umgeschaltet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 ist ein Diagramm, das schematisch die Konstruktion einer fremdgezündeten Benzinkraftmaschine zeigt, die mit einer Steuervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet bzw. versehen ist, und 2 ist ein Diagramm, das schematisch die Konstruktion eines der Zylinder eines Brennkraftmaschinenkörpers 1 zusammen mit derartigen assoziierten bzw. verbundenen Komponenten, wie Einlaß- und Auslaßventilen zeigt, die im Zylinder vorgesehen sind.
  • Bezugnehmend auf diese Figuren weist der Brennkraftmaschinenkörper 1 eine Mehrzahl von Zylindern auf. Spezifisch weist der Brennkraftmaschinenkörper 1 vier Zylinder auf, die mit 2A, 2B, 2C und 2D in der illustrierten Ausführungsform bezeichnet sind. Ein Kolben 3 ist in jedem dieser Zylinder 2A–2D eingepaßt und eine Verbrennungskammer 4 ist über dem Kolben 3 ausgebildet. Es ist eine Zündkerze 7 am oberen Ende bzw. der Oberseite der Verbrennungskammer 4 in jedem Zylinder 2 auf eine solche Weise installiert, daß ein fernes Ende der Zündkerze 7 im Inneren der Verbrennungskammer 4 angeordnet ist. Die Zündkerze 7 ist mit einer Zündungsschaltung 8 verbunden, welche elektronisch ein Zündungstiming bzw. einen Zündzeitpunkt steuert bzw. regelt.
  • Auf einer Seite der Verbrennungskammer 4 ist in jedem Zylinder 2 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 4 vorgesehen bzw. bereitgestellt. Die Kraftstoffeinrichtung 9 inkorporiert bzw. enthält ein Nadelventil und ein Solenoid bzw. ein Magnet, welche nicht illustriert sind. Betätigt durch eine Puls- bzw. Impulssignalausgabe von einer später beschriebenen Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung veranlaßt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 das Nadelventil, für eine Periode bzw. Zeitdauer zu öffnen, die der Pulslänge des Pulssignals entspricht, so daß eine spezifische Menge an Kraftstoff, die durch die Ventilöffnungsperiode bestimmt wird, von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird. Obwohl nicht illustriert, ist der Brennkraftmaschinenkörper 1 mit einer Kraftstoffpumpe und einem Kraftstoffzufuhrdurchtritt versehen. Der Kraftstoff wird zu jeder Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem zugeführt, welches so konstruiert ist, um einen Kraftstoffdruck zur Verfügung zu stellen, der höher als der Innendruck jeder Verbrennungskammer 4 in einem Kompressionshub ist.
  • Einlaßöffnungen 11, 11a, 11b und Auslaßöffnungen 12, 12a, 12b öffnen bzw. münden in die Verbrennungskammern 4 der einzelnen Zylinder 2A–2D. Ein Einlaßdurchtritt 15 und ein Auslaßdurchtritt 20 sind mit diesen Öffnungen 11, 11a, 11b, 12, 12a, 12b verbunden, welche durch Einlaßventile 31, 31a, 31b bzw. Auslaßventile 32, 32a, 32b geöffnet und geschlossen werden.
  • Die einzelnen Zylinder 2A–2D machen aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen von Einlaß-, Kompressions-, Expansions- und Auslaßhüben mit spezifischen Phasenverzögerungen durch. In der Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform, von welcher die Zylinder 2A–2D nachfolgend als der erste Zylinder 2A, der zweite Zylinder 2B, der dritte Zylinder 2C und der vierte Zylinder 2D bezeichnet werden, wie von einem Ende der Zylinderreihe gesehen, werden die oben erwähnten Verbrennungszyklen in der Reihenfolge des ersten Zylinders 2A, des dritten Zylinders 2C, des vierten Zylinders 2D und des zweiten Zylinders 2B mit einer aufeinanderfolgenden Phasenverzögerung von 180° in bezug auf einen Kurbelwinkel ausgeführt, wie dies in 5 gezeigt ist. In 5 bezeichnet "EX" Auslaßhübe, "IN" bezeichnet Einlaßhübe, "F" bezeichnet eine Kraftstoffeinspritzung, "S" bezeichnet erzwungene Zündung, und jedes sternförmige Symbol gibt einen Punkt an, wo eine Kompressionszündung erzeugt wird.
  • Es wird ein Zwischenzylinder-Gaskanal 22 zwischen zwei Zylindern bereitgestellt, von welchen Auslaß- und Einlaßhübe so überlappen, daß bereits verbranntes Gas vom Zylinder im Auslaßhub (nachfolgend als der vorangehende Zylinder in dieser Beschreibung erwähnt bzw. bezeichnet) zum Zylinder im Einlaßhub (nachfolgend als der nachfolgende Zylinder in dieser Beschreibung bezeichnet) während einer Periode eines Überlappens der Auslaß- und Einlaßhübe geführt werden kann. In der Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform überlappt der Auslaßhub (EX) des ersten Zylinders 2A den Einlaßhub (IN) des zweiten Zylinders 2B und der Auslaßhub (EX) des vierten Zylinders 2D überlappt den Einlaßhub (IN) des dritten Zylinders 2C, wie dies in 5 gezeigt ist. Somit bilden der erste Zylinder 2A und der zweite Zylinder 2B ein Zylinderpaar und der vierte Zylinder 2D und der dritte Zylinder 2C bilden ein anderes Zylinderpaar, wobei der erste und vierte Zylinder 2A, 2D als die vorangehenden Zylinder dienen und der zweite und dritte Zylinder 2B, 2C als die nachfolgenden Zylinder dienen.
  • Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 11, 11a, 11b, 12, 12a, 12b der einzelnen Zylinder 2A–2D, die Einlaß- und Auslaßdurchtritte 15, 20 und die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22, die mit den Zylindern 2A–2D verbunden sind, sind wie im Folgenden beschrieben konfiguriert.
  • Spezifisch sind die Einlaßöffnungen 11 zum Einbringen von Frischluft, die ersten Auslaßöffnungen 12a für ein Auslassen bzw. -bringen des verbrannten Gases (Abgases) in den Auslaßdurchtritt 20 und die zweiten Auslaßöffnungen 12b zum Liefern des verbrannten Gases an die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C im ersten Zylinder 2A und vierten Zylinder 2D vorgesehen bzw. zur Verfügung, welche die vorangehenden Zylinder sind. Im zweiten Zylinder 2B und dritten Zylinder 2C, welche die nachfolgenden Zylinder sind, sind die ersten Einlaßöffnungen 11a für ein Einbringen von Frischluft, die zweiten Einlaßöffnungen 11b zum Einbringen des verbrannten Gases von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D und die Auslaßöffnungen 12 für ein Auslassen des verbrannten Gases in den Abgasdurchtritt 20 bereitgestellt bzw. vorgesehen.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel sind jeweils zwei Einlaßöffnungen 11 im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D vorgesehen und jeweils zwei erste Einlaßöffnungen 11a sind in dem zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C in paralleler Anordnung auf einer Seite der entsprechenden Verbrennungskammern 4, wie illustriert, vorgesehen. Auch ist jeweils eine erste Auslaßöffnung 12a und zweite Auslaßöffnung 12b in dem ersten und vierten Zylinder 2A, 2D vorgesehen, und jeweils eine zweite Einlaßöffnung 11b und Auslaßöffnung 12 ist in dem zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C in paralleler Anordnung auf der gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Verbrennungskammern 4, wie illustriert, bereitgestellt bzw. vorgesehen.
  • Stromabwärtige Enden von Einlaßkanälen 16, die vom gemeinsamen Einlaßdurchtritt 15 verzweigt sind, sind mit den Einlaßöffnungen 11 des ersten und vierten Zylinders (vorangehende Zylinder) 2A, 2D und den ersten Einlaßöffnungen 11a des zweiten und dritten Zylinders (nachfolgende Zylinder) 2B, 2C verbunden. Nahe den stromabwärtigen Enden der einzelnen, verzweigten Einlaßkanäle 16 sind mehrere Drosselklappen bzw. -ventile 17 bereitgestellt, welche in einer verriegelten Art durch eine gemeinsame Welle betätigt werden. Diese mehreren Drosselventile 17 werden durch ein Stellglied bzw. eine Betätigungseinrichtung 18 entsprechend einem Regel- bzw. Steuersignal angetrieben, um die Menge an Einlaßluft zu regulieren. Ein Luftstromsensor 19 zum Detektieren der Menge von Einlaßluft ist im gemeinsamen Einlaßdurchtritt 15 stromaufwärts eines Verbindungsteils der verzweigten Einlaßkanäle 16 bereitgestellt.
  • Stromaufwärtige Enden von Auslaßkanälen 21, die von dem Auslaßdurchtritt 20 verzweigt sind, sind mit den ersten Auslaßöffnungen 12a des ersten und vierten Zylinders (vorangehende Zylinder) 2A, 2D und den Auslaßöffnungen 12 des zweiten und dritten Zylinders (nachfolgende Zylinder) 2B, 2C verbunden. Die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 sind zwischen dem ersten Zylinder 2A und dem zweiten Zylinder 2B und zwischen dem dritten Zylinder 2C und dem vierten Zylinder 2D vorgesehen bzw. bereitgestellt. Stromaufwärtige Enden der Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 sind mit den zweiten Auslaßöffnungen 12b des ersten und vierten Zylinders (vorangehende Zylinder) 2A, 2D verbunden, während stromabwärtige Enden der Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 mit den zweiten Einlaßöffnungen 11b des zweiten und dritten Zylinders (nachfolgende Zylinder) 2B, 2C verbunden sind.
  • Die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 sind relativ kurze gasbefördernde Kanäle, die benachbarte Zylinder mit- bzw. untereinander verbinden. Deshalb wird die Menge an Wärme, die von dem verbrannten Gas abgeleitet wird, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird und in den nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 geführt wird, auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten.
  • Ein O2 Sensor 23 für ein Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Detektieren der Konzentration an Sauerstoff im Abgas ist an einem Verbindungsteil angeordnet, wo sich die verzweigten Auslaßkanäle 21 in den gemeinsamen Auslaßdurchtritt 20 stromabwärts der einzelnen bzw. individuellen verzweigten Auslaßkanäle 21 verbinden bzw. vereinigen. Ein Drei-Wege-Katalysator 24 ist im Auslaßdurchtritt 20 weiter stromabwärts des O2 Sensors 23 angeordnet. Wie gewöhnlich bekannt ist, ist der Drei-Wege-Katalysator 24 ein Katalysator, welcher eine hohe Umwandlungsleistung hinsichtlich HC, CO und NOx zeigt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ungefähr gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h. Überschußluftfaktor λ = 1) ist.
  • Die Einlaß- und Auslaßventile 31, 31a, 31b, 32, 32a, 32b für ein Öffnen und Schließen der oben erwähnten Einlaß- und Auslaßöffnungen 11, 11a, 11b, 12, 12a, 12b der einzelnen Zylinder 2A–2D und Ventilbetätigungsmechanismen zum Steuern bzw. Regeln der Einlaß- und Auslaßventile 31, 31a, 31b, 32, 32a, 32b sind wie folgt konstruiert.
  • Die Einlaßöffnungen 11, die ersten Auslaßöffnungen 12a und die zweiten Auslaßöffnungen 12b der vorangehenden Zylinder 2A, 2D sind mit den Einlaßventilen 31, den ersten Auslaßventilen 32a und den zweiten Auslaßventilen 32b versehen. Auf ähnliche Weise sind die ersten Einlaßöffnungen 11a, die zweiten Einlaßöffnungen 11b und die Auslaßöffnungen 12 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C jeweils mit den ersten Einlaßventilen 31a, den zweiten Einlaßventilen 31b und den Auslaßventilen 32 ausgestattet. Die ein Ventil betätigenden bzw. Ventilbestätigungsmechanismen, die jeweilige Nockenwellen 33, 34 umfassen bzw. enthalten, treiben diese Einlaß- und Auslaßventile 31, 31a, 31b, 32, 32a, 32b an, um sie bei einem speziellen Timing bzw. zu einem speziellen Zeitpunkt zu öffnen und zu schließen, so daß die Auslaß- und Einlaßhübe der einzelnen bzw. individuellen Zylinder 2A–2D mit den früher erwähnten speziellen Phasenverzögerungen durchgeführt werden.
  • Unter den oben erwähnten Einlaß- und Auslaßventilen 31, 31a, 31b, 32, 32a, 32b sind die ersten Auslaßventile 32a, die zweiten Auslaßventile 32b, die ersten Einlaßventile 31a und die zweiten Einlaßventile 31b einzeln mit Ventilstopmechanismen 35 zum Umschalten der jeweiligen Ventile 31a, 31b, 32a, 32b zwischen aktivierten und inaktivierten Zuständen versehen bzw. ausgestattet. Die Konstruktion dieser Ventilstopmechanismen 35 ist im Detail nicht illustriert, da dieselbe herkömmlich bzw. konventionell ist. Als ein Beispiel sind die Ventilstopmechanismen 35 an den Nockenwellen 33, 34 bereitgestellt, in welchen ein Ventilstößel, der zwischen einem Nocken und einem Ventilschaft angeordnet ist, mit einer Hydraulikkammer versehen ist, zu der und von welcher Hydrauliköl zugeführt und abgeleitet werden kann. Wenn das Hydrauliköl zu der Hydraulikkammer zugeführt wird, wird die Bewegung des Nocken auf das relevante Ventil übertragen, so daß das Ventil veranlaßt wird zu öffnen und zu schließen. Wenn das Hydrauliköl aus der Hydraulikkammer entnommen bzw. abgezogen wird, wird die Bewegung des Nocken nicht auf das relevante bzw. jeweilige Ventil übertragen, so daß das Ventil unbeweglich wird.
  • Bezugnehmend auf 3 ist bzw. wird ein erstes Steuerventil 37 in einem Fluidkanal 36 zum Zuführen zu und Entnehmen des Hydrauliköls von den Ventilstopmechanismen 35 der ersten Auslaßventile 32a und der ersten Einlaßventile 31a bereitgestellt, während ein zweites Steuerventil 39 in einem Fluidkanal 38 zum Zuführen zu und Entnehmen des Hydrauliköls von den Ventilstopmechanismen 35 der zweiten Auslaßventile 32b und der zweiten Einlaßventile 31b bereitgestellt ist.
  • 3 zeigt die Konfiguration eines Antriebs/Steuersystems der Brennkraftmaschine bzw. des Motors der Ausführungsform. Bezugnehmend auf diese Figur werden Signalausgaben von dem Luftstromsensor 19 und dem O2 Sensor 23 in eine ECU (elektronische Regel- bzw. Steuereinheit) 40 eingegeben, welche einen Mikrocomputer zum Steuern bzw. Regeln der Brennkraftmaschine enthält. In die ECU 40 werden auch Signalausgaben von einem Motordrehzahlsensor 47 zum Detektieren der Motordrehzahl, die verwendet wird, um den Betriebszustand des Motors zu beurteilen, und einem Drosselöffnungssensor 48 zum Detektieren der Drosselöffnung eingegeben, welche dem Betrag bzw. Ausmaß einer Vertiefung bzw. Aussparung einer Beschleunigungsvorrichtung entspricht. Andererseits gibt die ECU 40 Regel- bzw. Steuersignale an die einzelnen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 9, das Stellglied 18 der mehrfachen Drosselventile 17 als auch an die ersten und zweiten Regel- bzw. Steuerventile 37, 39 aus.
  • Die ECU 40 enthält eine Betriebszustands-Identifizierungs-Einrichtung 41, eine Ventilstopmechanismus-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 42, eine Einlaßluftmengen-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 43 und eine Verbrennungszustands-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 44. Wie später im Detail beschrieben wird, regelt bzw. steuert die ECU 40 die Brennkraftmaschine in einem speziellen Betriebsmodus, wenn die Brennkraftmaschine bzw. der Motor in einem Teillastbereich an einer Seite niedriger Last und niedriger Drehzahl ist, und regelt bzw. steuert die Brennkraftmaschine in einem normalen Betriebsmodus wenigstens in einem Betriebsbereich, in welchem die Motorlast oder Motordrehzahl höher als im Teillastbereich ist. Was für die vorliegende Ausführungsform charakteristisch ist, ist, daß die ECU 40 die Brennkraftmaschine in einem später beschriebenen Übergangsbetriebsmodus steuert bzw. regelt, wenn der Motor zwischen dem speziellen Betriebsmodus, der im Teillastbereich ausgewählt ist bzw. wird, und dem normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird, der im Betriebsbereich höherer Last und höherer Drehzahl ausgewählt ist bzw. wird.
  • Indem man eine Karte hat, die für eine Motorsteuerung bzw. -regelung verwendet wird, wie dies in 4 gezeigt ist, in welcher der Buchstabe "A" einen Motorbetriebsbereich an einer Seite niedriger Last und niedriger Drehzahl (Teillastbereich) darstellt und der Buchstabe "B" einen Motorbetriebsbereich an einer Seite hoher Last und hoher Drehzahl repräsentiert bzw. darstellt, prüft die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 den Betriebszustand des Motors bzw. der Brennkraftmaschine (Motordrehzahl und -last) basierend auf den Signalen, die von dem Motordrehzahlsensor 47 und dem Drosselöffnungssensor 48 zugeführt werden, und beurteilt, ob der Motorbetriebszustand in den oben erwähn ten Betriebsbereich A oder B fällt. Wenn beurteilt wird, daß der Motor gegenwärtig im Betriebsbereich A niedriger Last und niedriger Drehzahl ist, wählt die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 den speziellen Betriebsmodus aus, in welchem das verbrannte Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder 2A (2D) im Auslaßhub davon ausgebracht wird, in den nachfolgenden Zylinder 2B (2C) in einem Einlaßhub davon eingebracht wird und zur Verbrennung im nachfolgenden Zylinder 2B, (2C) verwendet wird. Wenn beurteilt wird, daß der Motor gegenwärtig im Betriebsbereich B hoher Last und hoher Drehzahl ist, wählt andererseits die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 den normalen Betriebsmodus aus, in welchem eine Verbrennung unabhängig in den einzelnen bzw. individuellen Zylindern 2A–2D erzeugt wird. Am Übergang vom Betriebsbereich A zum Betriebsbereich B und vom Betriebsbereich B zum Betriebsbereich A verbindet die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 Gasströmungswege, um eine duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden und wählt den Übergangsbetriebsmodus aus, in welchem keine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D auftritt, während eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt wird.
  • Die Ventilstopmechanismus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. der Controller 42 regelt bzw. steuert die einzelnen Ventilstopmechanismen 35, um Einlaß- und Auslaßgasströme auf eine derartige Weise zu verändern, daß die oben erwähnte duale miteinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration im speziellen Betriebsmodus etabliert bzw. aufgebaut wird und eine unabhängige Zylinder-Konfiguration im normalen Betriebsmodus etabliert wird. Spezifisch regelt bzw. steuert die Ventilstopmechanismus-Steuereinrichtung 42 die Ventil stopmechanismen 35, um die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration im speziellen Betriebsmodus aufzubauen, so daß das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 eingebracht wird, und um die unabhängige Zylinder-Konfiguration im normalen Betriebsmodus aufzubauen bzw. zu bilden, so daß Frischluft in die einzelnen Zylinder 2A–2D eingebracht wird. Spezifischer regelt bzw. steuert die Ventilstopmechanismus-Steuereinrichtung 42 die Ventilstopmechanismen 35, so daß die Einlaß- und Auslaßventile 31a, 31b, 32a, 32b wie folgt eingestellt werden, indem eine Zufuhr und Entnahme des Hydrauliköls durch die oben erwähnten ersten und zweiten Regel- bzw.
  • Steuerventile 37, 39 abhängig davon geregelt bzw. gesteuert werden, ob der Motorbetriebszustand in den Betriebsbereich A oder in den Betriebsbereich B fällt.
    Betriebsbereich A: Die ersten Auslaßventile 32a und die er
    sten Einlaßventile 31a sind auf den de
    aktivierten Zustand eingestellt, wäh
    rend die zweiten Auslaßventile 32b und
    die zweiten Einlaßventile 31b auf den
    aktivierten Zustand eingestellt sind.
    Betriebsbereich B: Die ersten Auslaßventile 32a und die er
    sten Einlaßventile 31a sind auf den ak
    tivierten Zustand eingestellt, während
    die zweiten Auslaßventile 32b und die
    zweiten Einlaßventile 31b auf den deak
    tivierten Zustand eingestellt sind.
  • Die Gasströmungswege werden so umgeschaltet, daß die Brennkraftmaschine von der unabhängigen Zylinder-Konfiguration für den normalen Betriebsmodus auf die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration für den speziellen Betriebsmodus umgeschaltet wird, indem eine Zufuhr zu und Entnahme des Hydrauliköls von den Ventilstopmechanismen 35 mittels der Regel- bzw. Steuerventile 37, 39 richtig bzw. passend gesteuert bzw. geregelt wird. Das Umschalten der Gasströmungswege, das durchgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich B hoher Last und hoher Drehzahl zu dem Betriebsbereich A niedriger Last und niedriger Drehzahl umgeschaltet wird, ist nicht einfach ein zeitumgekehrter Prozeß des Schattens bzw. Umschaltens der Gasströmungswege, das durchgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine vom Teillastbereich A auf den Betriebsbereich B umgeschaltet wird. Die Brennkraftmaschine wird zwischen den Betriebsbereichen A und B über den Übergangsbetriebsmodus umgeschaltet, in welchem die duale, untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration verwendet wird. Somit werden, wenn der Motor vom Teillastbereich A zum Betriebsbereich B übergeht, die Gasströmungswege nicht augenblicklich von der dualen, untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration zur unabhängigen Zylinder-Konfiguration beim Augenblick eines Transfers bzw. Übergangs zum Betriebsbereich B umgeschaltet. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine im Übergangsbetriebsmodus für eine vordefinierte Zeitperiode von dem Punkt eines Übergangs zum Betriebsbereich B gesteuert, bevor die Gasströmungswege schließlich auf die unabhängige Zylinder-Konfiguration umgeschaltet werden. Wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich B zum Teillastbereich A übergeht, werden andererseits die Gasströmungswege augenblicklich von der unabhängigen Zylinder-Konfiguration auf die duale, miteinan der verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration beim Augenblick eines Übergangs zum Teillastbereich A umgeschaltet und die Brennkraftmaschine wird im Übergangsbetriebsmodus für eine spezifische Zeitperiode laufen gelassen.
  • Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung bzw. der Controller 43 für die Einlaßluftmenge reguliert die Öffnung jedes Drosselventils 17 (Drosselöffnung) durch ein Regeln bzw. Steuern des Stellglieds 18. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 43 für die Einlaßluftmenge bestimmt eine Zieleinlaßluftmenge unter Bezugnahme auf eine Karte beispielsweise basierend auf dem Motorbetriebszustand, und reguliert die Drosselöffnung jedes Drosselventils 17 gemäß der erhaltenen Zieleinlaßluftmenge. Im Teillastbereich A, in welchem die Brennkraftmaschine im speziellen Betriebsmodus betrieben wird, wird eine Einbringung von Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die verzweigten Einlaßkanäle 16 unterbrochen und eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird mit dem Verhältnis der Menge an Überschußluft, die in dem Gas enthalten ist, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, zu der Menge von neu zugeführtem Kraftstoff erzeugt, die auf einen Wert entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Deshalb wird die Drosselöffnung in einer derartigen Weise reguliert, daß Frischluft zu den vorangehenden Zylindern 2A, 2D in derartigen Mengen zugeführt wird, die für ein Verbrennen des Kraftstoffs in einer Menge entsprechend dem Betrag des Drehmoments notwendig sind, das durch jedes Paar von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern zu erzeugen ist (oder in derartigen Mengen, die das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Menge an Kraftstoff erzeugen würde, die jedem Paar von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern zugeführt wird).
  • Wenn der Motorbetriebsmodus, der durch die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 ausgewählt wird, umgeschaltet wird, d.h., wenn der Motor bzw. die Brennkraftmaschine vom speziellen Betriebsmodus zu dem normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird, oder umgekehrt, wird die Zieleinlaßluftmenge in hohem Maße variiert. Deshalb ist, selbst wenn die Einlaßluftmengen-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 43 die oben erwähnte Steuer- bzw. Regeltätigkeit zum Regulieren der Drosselöffnung jedes Drosselventils 17 durchführt, eine spezifische Zeitperiode erforderlich, damit die tatsächliche Menge an Einlaßluft die Zieleinlaßluftmenge erreicht. Demgemäß tritt unvermeidlich eine gewisse Verzögerung in einer Antwort während einer Periode eines Übergangs zwischen den zwei Betriebsmoden auf. Aus diesem Grund kann, selbst wenn die Drosselöffnung jedes Drosselventils 17 reguliert wird, um Frischluft in solchen Mengen zuzuführen, die das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Menge des Kraftstoffs erzeugen würden, die gemäß dem Betrag eines Drehmoments vorbestimmt ist, um durch jeden Zylinder erzeugt zu werden, das Abgas äußerst mager oder reich während der Übergangsperiode werden. Sollte diese Situation auftreten, würde es nicht möglich sein, NOx ausreichend umzuwandeln, was in einer Verschlechterung der eine Emission reinigenden Leistung resultiert.
  • Um dieses Problem zu überwinden, ist die Regel- bzw. Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform derart konstruiert, daß die Betriebszustands-Identifizierungseinrichtung 41 den Übergangsbetriebsmodus während der oben er wähnten Übergangsperiode auswählt. Im Übergangsbetriebsmodus veranlaßt die Regel- bzw. Steuervorrichtung, daß eine Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung auftritt, welche dazu dient, die Menge an NOx Emissionen zu verringern, während. die Menge an eingespritztem Kraftstoff, die gemäß dem Betrag eines Drehmoments vorbestimmt ist, das durch jeden Zylinder zu erzeugen ist, derart eingestellt wird, daß ein mageres Gemisch, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt wird. Auf diese Weise verhindert die Steuervorrichtung der Ausführungsform eine Verschlechterung der eine Emission reinigenden Leistung.
  • Im allgemeinen muß eine spezielle Anordnung zum Erhöhen einer Temperatur oder eines Drucks in den Verbrennungskammern 4 gemacht werden, um eine Kompressionszürdung darin zu erzeugen. In der Regel- bzw. Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform bildet die Ventilstopmechanismus-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung bzw. der Controller 42 die duale, miteinander verbundene Zwei-Zylinder--Konfiguration aus und die letztere beschriebene Verbrennungszustands-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 44 unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D im Übergangsbetriebsmodus. Als eine Folge erhöht sich die Temperatur von Frischluft, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C (durch die vorangehenden Zylinder 2A, 2D) eingebracht wird, auf ein solches Niveau, daß es hoch genug, um eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu erzeugen.
  • Die Verbrennungszustands-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 44 umfaßt eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regelein richtung 45 und eine Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung bzw. einen Zündungscontroller 46. Die Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 regelt bzw. steuert die Mengen an Kraftstoff, der von den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 9 einzuspritzen ist, die in den einzelnen Zylindern 2A–2D zur Verfügung gestellt sind, einschließlich, ob sie den Kraftstoff einspritzen, und stellt den Einspritzungszeitpunkt gemäß dem Motorbetriebszustand bzw. der Motorbetriebsbedingung ein. Die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 regelt bzw. steuert den Zündungszeitpunkt und bestimmt, ob eine Zündung gemäß dem Motorbetriebszustand zu stoppen ist. Insbesondere abhängig davon, ob sich die Brennkraftmaschine im Betriebsbereich A oder dem Betriebsbereich B befindet, regelt bzw. steuert die Verbrennungszustands-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 44 unterschiedlich Verbrennungszustände bzw. -bedingungen (Kraftstoffeinspritzung und Zündung).
  • Spezifisch wird, wenn die Brennkraftmaschine im Teillastbereich A an der Seite niedriger Last und niedriger Drehzahl ist, die Brennkraftmaschine auf den speziellen Betriebsmodus eingestellt. In dem speziellen Betriebsmodus regelt bzw. steuert die Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 die Mengen an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D eingespritzt werden, so daß eine Mischung, die ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D erzeugt wird, und stellt den Einspritzungszeitpunkt ein, um den Kraftstoff im Kompressionshub einzuspritzen, so daß die Mischung, die in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D erzeugt wird, geschichtet ist bzw. wird, während die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 den Zündungszeitpunkt auf eine solche Weise einstellt, daß die Mischung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durch eine erzwungene Zündung ungefähr beim oberen Totpunkt im Kompressionshub gezündet bzw. gebrannt wird. In diesem Fall steuert bzw. regelt, (wenn der Motor im Teillastbereich A ist), die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 45 die Mengen an Kraftstoff, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingespritzt werden, so daß eine Mischung, die ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt wird, indem der Kraftstoff zu dem verbrannten Gas zugeführt wird, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, und stellt den Einspritzungszeitpunkt ein, um den Kraftstoff im Einlaßhub einzuspritzen, und die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 stoppt eine erzwungene Zündung, so daß die Mischung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung gezündet wird.
  • Wenn die Brennkraftmaschine im Betriebsbereich B an der Seite hoher Last und hoher Drehzahl ist, wird andererseits die Brennkraftmaschine auf den normalen Betriebsmodus eingestellt. Im normalen Betriebsmodus regelt bzw. steuert die Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 45 die Mengen an Kraftstoff, die in die einzelnen Zylinder 2A–2D eingespritzt werden, so daß eine Mischung, die ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich oder niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, erzeugt wird. Beispielsweise wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den meisten Bereichen bzw. Regionen des Betriebsbereichs B gemacht und niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraft stoff-Verhältnis gemacht, um eine reiche Mischung in und nahe einem Lastbereich bei voller Drossel zu erzeugen. In diesem Motorbetriebszustand stellt die Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 den Einspritzungszeitpunkt ein, um den Kraftstoff im Einlaßhub einzuspritzen, so daß die Mischung, die in den einzelnen Zylindern 2A–2D erzeugt wird, homogenisiert wird, und die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 regelt bzw. steuert die Brennkraftmaschine, um eine erzwungene bzw. Zwangszündung in den einzelnen Zylindern 2A–2D zu erzeugen.
  • Wie in der vorhergehenden Diskussion erwähnt, werden die Gasströmungswege in der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration für eine Weile gelassen, wenn die Brennkraftmaschine vom Teillastbereich A (speziellen Betriebsmodus) zu dem Betriebsbereich B (normalen Betriebsmodus) umgeschaltet wird, während die Gasflußpfade bzw. -strömungswege augenblicklich von der unabhängigen Zylinder-Konfiguration zu der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration umgeschaltet werden, wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich B (normalen Betriebsmodus) auf den Teillastbereich A (speziellen Betriebsmodus) umgeschaltet wird. Wenn vom Teillastbereich A zu dem Betriebsbereich B umgeschaltet wird oder umgekehrt, wird der Motor temporär bzw. zeitlich vorübergehend auf den Übergangsbetriebsmodus eingestellt, wobei die Gasströmungswege auf der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration gelassen werden oder in diese umgeschaltet werden. Im Übergangsbetriebsmodus unterbricht die Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 eine Kraftstoffeinspritzung in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D und regelt bzw. steuert die Mengen an Kraftstoff, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingespritzt wer den, so daß eine Mischung, die ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich oder geringfügig höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt wird, während die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 eine erzwungene Zündung stoppt. Deshalb tritt eine Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung im Übergangsbetriebsmodus auf. Dieser Übergangsbetriebsmodus wird für eine spezifische Zeitperiode ausgeführt, welche solange wie beispielsweise ein bis zwei Verbrennungszyklus (-zyklen) sein könnte. Gemäß der Erfindung ist die oben erwähnte spezifische Zeitperiode, während welcher der Übergangsbetriebsmodus ausgeführt wird, nicht notwendigerweise auf diese Weise vorherbestimmt. Beispielsweise kann der Übergangsbetriebsmodus ausgeführt werden, bis die gesamte Menge an Einlaßluft, die durch den Luftstromsensor 19 detektiert wird, einen Wert erreicht, der genau der Öffnung der mehrfachen Drosselventile 17 entspricht.
  • Das Arbeiten bzw. Funktionieren der Regel- bzw. Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5–8 beschrieben.
  • Im Teillastbereich A an der Seite niedriger Last und niedriger Drehzahl wird die Brennkraftmaschine im speziellen Betriebsmodus durch eine Betriebsmodus-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung geregelt bzw. gesteuert, die die Ventilstopmechanismus-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 42 und die Einlaßluftmengen-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 43 enthält, wobei die ersten Auslaßventile 32a und die ersten Einlaßventile 31a auf den deaktivierten Zustand eingestellt sind und die zweiten Auslaßventile 32b und die zweiten Einlaß ventile 31b auf den aktivierten Zustand eingestellt sind. In diesem Zustand werden wesentliche Frischluft- und Gasströmungswege, wie in 6 gezeigt, ausgebildet. Als ein Ergebnis wird die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration etabliert bzw. aufgebaut, in welcher das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern (erstem und vierten Zylinder) 2A, 2D ausgebracht wird, direkt in die entsprechenden nachfolgenden Zylinder (zweiten und dritten Zylinder) 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 (Pfeile "b" in 6) eingebracht wird und das verbrannte Gas, das nur aus den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgebracht wird, zum Auslaßdurchtritt 20 (Pfeile "c" in 6) geführt wird.
  • Wenn die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration im speziellen Betriebsmodus verwendet wird, wird Frischluft durch den Einlaßdurchtritt 15 (Pfeile "a" in 6) in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D im Einlaßhub davon eingebracht, wird der Kraftstoff in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D im Kompressionshub davon eingespritzt, wobei die Mengen an eingespritztem Kraftstoff auf eine derartige Weise geregelt bzw. gesteuert sind bzw. werden, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, beispielsweise ungefähr gleich dem zweifachen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und eine magere Mischung, die ein so erzeugtes hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, wird an spezifischen Zündungspunkten gezündet, um eine Verbrennung einer geschichteten Ladung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D zu erzeugen (Verweis auf 5).
  • Anschließend wird das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, in die jeweiligen nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 während Perioden eingebracht, wenn der Auslaßhub der vorangehenden Zylinder 2A, 2D den Einlaßhub der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C überlappt (offene Pfeile in 5 und Pfeile "b" in 6). Der Kraftstoff wird in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C während des Einlaßhubs davon mit Mengen an Kraftstoff eingespritzt, die in einer derartigen Weise geregelt bzw. gesteuert sind, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, da der Kraftstoff dem verbrannten Gas zugeführt wird, das ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird. Dann wird die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt, da bzw. wenn der Druck und die Temperatur in den Verbrennungskammern 4 davon nahe dem oberen Totpunkt im Kompressionshub zunehmen.
  • Wenn die Brennkraftmaschine im speziellen Betriebsmodus wie oben diskutiert betrieben wird, wird das verbrannte Gas mit hoher Temperatur, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, direkt in die jeweiligen nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 eingebracht, so daß die Temperatur in den Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C im Einlaßhub zunimmt bzw. ansteigt. Da die Temperatur und der Druck in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C weiter im Kompressionshub zunehmen, steigt die Temperatur der Mischung in den Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auf ein solches Niveau an, das hoch genug ist, um eine Kompressionszündung ungefähr beim oberen Totpunkt in einem ab schließenden bzw. Schlußteil des Kompressionshubs zu erzeugen. Darüber hinaus wird das verbrannte Gas ausreichend vermischt und wird während einer Periode homogen, wenn das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, in die jeweiligen nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht wird. Außerdem wird, da der Kraftstoff, der in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C während des Einlaßhubs davon eingespritzt wird, homogen in den ganzen Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C vor dem End- bzw. Schlußteil des Kompressionshubs verteilt, eine derartige homogen dispergierte bzw. verteilte Mischung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erhalten, die Bedingungen für ein Erzeugen einer idealen gleichzeitigen Kompressionszündung an mehrfachen Punkten in jeder Verbrennungskammer 4 erfüllen würde. Die somit in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugte homogene Mischung wird rasch durch eine gleichzeitige Mehrfachpunkt-Kompressionszündung verbrannt, wodurch zu einer signifikanten bzw. merklichen Verbesserung im thermischen Wirkungsgrad beigetragen wird.
  • Wie in der obigen Diskussion gezeigt, wird eine Verbrennung einer geschichteten Ladung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durch ein Verbrennen der mageren Mischung im speziellen Betriebsmodus erzeugt, so daß der thermische Wirkungsgrad verbessert wird. Auch wird im Vergleich zu einer gewöhnlichen Brennkraftmaschine, in welcher die Verbrennung einer geschichteten Ladung nicht erzeugt wird, der Wert eines Einlaßunterdrucks in der Brennkraftmaschine der Ausführungsform verringert und dies resultiert in einer Verringerung im Pumpverlust. In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird eine Kompressionszündung durch ein Verbrennen der homogenen Mischung im speziellen Betriebsmodus erzeugt, so daß der thermische Wirkungsgrad verbessert wird. Zusätzlich wird, da das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D herausgetrieben wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C geführt wird, der Pumpverlust in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C mehr als in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D verringert. Eine signifikante bzw. merkliche Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird durch die Steuervorrichtung der Ausführungsform als eine Folge bzw. ein Resultat einer Kombination der oben erwähnten vorteilhaften Merkmale davon erzielt.
  • In den vorangehenden Zylindern 2A, 2D wird die Menge an NOx Emissionen auf ein relativ niedriges Niveau verringert, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem oder ungefähr gleich dem Zweifachen des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemacht wird. In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird die Menge an NOx Emissionen ausreichend verringert. Dies ist, weil das verbrannte Gas von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, um eine Bedingung bzw. einen Zustand äquivalent zu dem zu schaffen, welche (r) auftreten würde, wenn eine große Menge an Abgas durch einen EGR Betrieb in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht wird und weil eine rasche Verbrennung, die durch die oben erwähnte gleichzeitige Mehrpunkt-Kompressionszündung verursacht ist, dazu dient, eine Reaktion zwischen Sauerstoff und Stickstoff in einer bestmöglichen Art und Weise zu verhindern. Die oben erwähnte Anordnung der Ausführungsform ist ebenso von einem solchen Gesichtspunkt eines Verbesserns der Qualität von Emissionen vorteilhaft. Da die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch ein Verwenden von Wärme bzw. Hitze des verbrannten Gases erzeugt wird, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, ist es möglich, mühelos bzw. leicht die Kompressionszündung ohne die Notwendigkeit für eine dafür gewidmete Heizvorrichtung oder irgendeine spezielle Anordnung zum Erzielen eines äußerst hohen Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnisses herbeizuführen bzw. zu bewirken.
  • Die Regel- bzw. Steuervorrichtung der Ausführungsform ist so konstruiert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C auf eine derartige Art und Weise zu regeln bzw. zu steuern, daß die Konzentration von Sauerstoff im Abgas, das aus den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgetragen wird, gleich einem Wert wird, der einem Verbrennungszustand beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wenigstens im Teillastbereich A entspricht, in welchem die Kompressionszündung erzeugt wird. Somit ist es möglich, nur das verbrannte Gas, das durch eine Verbrennung beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt wird, in den Auslaßdurchtritt 20 auszubringen, während die magere Mischung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D verbrennt. Aus diesem Grund ist es im speziellen Betriebsmodus möglich, eine ausreichende emissionsreinigende Leistung mit dem Drei-Wege-Katalysator 24 allein ohne die Notwendigkeit für die Bereitstellung eines mageren NOx Katalysators anders als bei herkömmlichen mageren Verbrennungsmotoren zu realisieren bzw. zu verwirklichen. Da es nicht notwendig ist, den mageren NOx Katalysator, wie oben festgestellt, bereitzustellen, gibt es keine Notwendigkeit, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für ein Beschleunigen einer Freigabe und Reduktion von NOx temporär niedriger zu machen bzw. zu senken, wenn die durch den mageren NOx Katalysator adsorbierte Menge an NOx angestiegen ist, wodurch eine Abnahme in der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserungswirkung vermie den werden kann. Außerdem verursacht die Anordnung der Ausführungsform nicht das früher erwähnte Problem eines Vergiftens des mageren NOx Katalysators durch Schwefeln bzw. Schwefelung.
  • Im Betriebsbereich B an der Seite hoher Last und hoher Drehzahl andererseits ist die Brennkraftmaschine auf den normalen Betriebsmodus eingestellt, wobei die ersten Auslaßventile 32a und die ersten Einlaßventile 31a auf den aktivierten Zustand eingestellt sind und die zweiten Auslaßventile 32b und die zweiten Einlaßventile 31b auf den de- bzw. inaktivierten Zustand eingestellt sind. In diesem Zustand werden wesentlich Frischluft- und Gasströmungswege, wie in 7 gezeigt, ausgebildet. Als eine Folge wird die unabhängige Zylinder-Konfiguration etabliert bzw. aufgebaut, in welcher die Einlaßöffnungen 11, 11a und die Auslaßöffnungen 12, 12a der einzelnen Zylinder 2A–2D unabhängig voneinander arbeiten bzw. funktionieren. Wenn die unabhängige Zylinder-Konfiguration im normalen Betriebsmodus verwendet wird, wird Frischluft durch den Einlaßdurchtritt 15 und die Einlaßöffnungen 11, 11a in die jeweiligen Zylinder 2A–2D eingebracht und das verbrannte Gas wird aus den Zylindern 2A–2D in den Auslaßdurchtritt 20 durch die jeweiligen Auslaßöffnungen 12, 12a ausgebracht. In diesem Betriebsbereich B werden die Gesamtmenge an Einlaßluft und die Mengen an eingespritztem Kraftstoff so geregelt bzw. gesteuert, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern 2A–2D gleich dem oder kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, um eine reiche Mischung zu erzeugen, um eine ausreichende Motorausgabeleistung sicherzustellen.
  • Wenn der Motor bzw. die Brennkraftmaschine vom Teillastbereich A zum Betriebsbereich B an der Seite hoher Last und hoher Drehzahl übergegangen ist, regelt bzw. steuert die Steuervorrichtung der Ausführungsform die Brennkraftmaschine im Übergangsbetriebsmodus. Spezifisch unterbricht, wobei die Gasströmungswege in der dualen miteinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration gelassen sind, die Regel- bzw. Steuervorrichtung die Verbrennung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D, während bewirkt wird, daß die Verbrennung kontinuierlich nur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung auftritt. Nach einem Regeln bzw. Steuern der Brennkraftmaschine im Übergangsbetriebsmodus für eine spezifische Zeitperiode schaltet die Steuervorrichtung die Gasströmungswege von der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration zu der unabhängigen Zylinder-Konfiguration um, um den Motor im normalen Betriebsmodus zu regeln bzw. steuern, in welchem eine Verbrennung in den einzelnen Zylindern 2A–2D in der früher erwähnten vordefinierten Reihenfolge erzeugt wird.
  • 8A zeigt eine beispielhafte Situation, wo die Regel- bzw. Steuervorrichtung detektiert, daß die Brennkraftmaschine vom Teillastbereich A, in welchem eine Verbrennung im speziellen Betriebsmodus geregelt bzw. gesteuert wird, auf den Betriebsbereich B, in welchem eine Verbrennung im normalen Betätigungs- bzw. Betriebsmodus geregelt bzw. gesteuert wird, bei einem Punkt in der Zeit t0 übergegangen ist, wenn der erste Zylinder 2A, der als ein vorangehender Zylinder dient, im Auslaßhub ist und der zweite Zylinder 2B, der als ein nachfolgender Zylinder dient, im Einlaßhub ist. In dieser Situation regelt bzw. steuert die Steuervorrichtung den ersten Zylinder (vorangehenden Zylinder) 2A im Übergangsbetriebsmodus, in welchem sowohl eine Kraftstoffeinspritzung als auch eine erzwungene Zündung im Einlaßhub unterbrochen werden, der zuerst nach dem Punkt in der Zeit t0 auftritt, während die Regel- bzw. Steuervorrichtung bewirkt, daß eine Verbrennung kontinuierlich im zweiten Zylinder (nachfolgenden Zylinder) 2B durch eine Kompressionszündung auftritt. Anschließend schalten die Ventilstopmechanismen 35 der zwei Zylinder 2A, 3B die Gasströmungswege bei bzw. an einem Punkt in der Zeit t1 um, wenn der erste Zylinder (vorangehende Zylinder) 2A im Kompressionshub ist, der in einem Verbrennungszyklus nach dem Beginn der Regel- bzw. Steuertätigkeit im Übergangsbetriebsmodus auftritt.
  • Die Regel- bzw. Steuervorrichtung führt eine ähnliche Regel- bzw. Steuertätigkeit im Übergangsbetriebsmodus durch, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich B an der Seite hoher Last und hoher Drehzahl auf den Teillastbereich A übergegangen ist. In diesem Fall schaltet jedoch die Regel- bzw. Steuervorrichtung augenblicklich die Gasströmungswege von der unabhängigen Zylinder-Konfiguration auf die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration um und führt die Regel- bzw. Steuertätigkeit bzw. den Steuervorgang im Übergangsbetriebsmodus für eine spezifische Zeitperiode durch, in welcher die Regel- bzw. Steuervorrichtung eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D unterbricht, während bewirkt wird, daß eine Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung auftritt.
  • 8B zeigt eine beispielhafte Situation, wo die Regel- bzw. Steuervorrichtung detektiert, daß die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich B, in welchem eine Verbrennung im normalen Betriebsmodus geregelt bzw. gesteuert wird, zu dem Teillastbereich A, in welchem eine Verbrennung im speziellen Betriebsmodus geregelt bzw. gesteuert wird, bei einem Punkt in der Zeit t0 übergegangen ist, wenn sich der erste Zylinder 2A, der als ein vorangehender Zylinder dient, im Auslaßhub befindet, und sich der zweite Zylinder 2B, der als ein nachfolgender Zylinder dient, im Einlaßhub befindet. In diesem Fall schalten die Ventilstopmechanismen 35 der zwei Zylinder 2A, 3B die Gasströmungswege bei einem Punkt in der Zeit t1 um, wenn sich der erste Zylinder (der vorangehende Zylinder) 2A im Kompressionshub befindet und sich der zweite Zylinder (der nachfolgende Zylinder) 2B im Expansionshub befindet. In dieser Situation regelt bzw. steuert die Steuervorrichtung den ersten Zylinder (den vorangehenden Zylinder) 2A im Übergangsbetriebsmodus, in welchem sowohl eine Kraftstoffeinspritzung als auch eine erzwungene Zündung im Einlaßhub unterbrochen werden, der zuerst nach dem Punkt in der Zeit t0 auftritt, während die Steuervorrichtung die erzwungene Zündung unterbricht und beginnt, eine Verbrennung im zweiten Zylinder (nachfolgenden Zylinder) 2B durch eine Kompressionszündung im Expansionshub zu erzeugen, der in einem Verbrennungszyklus nächstfolgend dem Verbrennungszyklus auftritt, in welchem die Regel- bzw. Steuervorrichtung den Übergang vom Betriebsbereich B zu dem Betriebsbereich A detektiert bzw. festgestellt hat.
  • Unter Betriebsbedingungen bzw. -zuständen in diesem Übergangsbetriebsmodus wird die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration durch die Betriebsmodus-Regeleinrichtung bzw. den Betriebsmodus-Controller etabliert bzw. gebildet, welche r) die Ventilstopmechanismus-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 42 und die Einlaßluftmengen-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 43 enthält, so daß wesentliche Frischluft- und Gasströmungswege, wie in 6 gezeigt, wie im speziellen Betriebsmodus ausgebildet sind bzw. werden. Wenn die duale untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration im Übergangsbetriebsmodus verwendet wird, wird Frischluft durch den Einlaßdurchtritt 15 (Pfeile "a" in 6) in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D im Einlaßhub davon eingebracht. Da die vorangehenden Zylinder 2A, 2D, in welchen eine Verbrennung bisher erzeugt wurde, bis sie unmittelbar vorher unterbrochen wurde, eine Atmosphäre hoher Temperatur behalten, wärmt sich die eingebrachte Frischluft auf und erreicht eine ausreichend hohe Temperatur in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D in dieser Hochtemperaturatmosphäre. Anschließend wird die Frischluft mit hoher Temperatur, die aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, in die jeweiligen nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 während der Perioden eingebracht, wenn der Auslaßhub der vorangehenden Zylinder 2A, 2D den Einlaßhub der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C überlappt (offene Pfeile in 5 und Pfeile "b" in 6). Während des Einlaßhubs der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C wird der Kraftstoff in vorbestimmten Mengen zu der Frischluft mit hoher Temperatur zugeführt, die von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird. Dann wird die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugt, da der Druck und die Temperatur in den Verbrennungskammern 4 davon nahe dem oberen Totpunkt im Kompressionshub zunehmen bzw. ansteigen.
  • Wenn die Brennkraftmaschine im Übergangsbetriebsmodus, wie oben diskutiert, betrieben wird, wird die Frischluft von hoher Temperatur, die aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, direkt in die jeweiligen nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 eingebracht, so daß die Temperatur in den Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C im Einlaßhub ansteigt. Da die Temperatur und der Druck in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C, welche ausreichend erwärmt worden sind, weiterhin im Kompressionshub zunehmen, erhöht sich die Temperatur der Mischung in den Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auf ein derartiges Niveau, das hoch genug ist, um eine Kompressionszündung ungefähr beim oberen Totpunkt im End- bzw. Schlußteil des Verdichtungshubs zu erzeugen. Darüber hinaus wird, da der Kraftstoff, der in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C im Einlaßhub davon eingespritzt wird, homogen in den ganzen Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C vor dem Schlußteil des Verdichtungshubs verteilt wird, eine derartige homogen dispergierte bzw. verteilte Mischung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erhalten, die Bedingungen für ein Erzeugen einer idealen gleichzeitigen Kompressionszündung an mehreren Punkten in jeder Verbrennungskammer 4 erfüllen würde. Die derart in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erzeugte homogene Mischung wird rasch durch eine gleichzeitige Mehrpunkt-Kompressionszündung verbrannt. Dies macht es möglich, ein Ausströmen bzw. Lecken von verbranntem Gas, das durch eine Verbrennung bei einem hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird, in den Auslaßdurchtritt 20 aufgrund einer Verzögerung in der Antwort beim Regulieren der Menge der Einlaßluft zu verhindern, so daß der Drei-Wege-Katalysator 24, der im Auslaßdurchtritt 20 angeordnet ist, ausreichend seine emissionsreinigende Leistung zeigen kann. Darüber hinaus dient die Regel- bzw. Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform dazu, um Drehmomentstöße zu verringern, welche eine beträchtliche Schwankung im Drehmoment der Motorausgabe verursachen kön nen, und um die Gasströmungswege richtig bzw. ordnungsgemäß umzuschalten.
  • Während der Periode eines Übergangs zwischen den Betriebsbereichen A und B wird die Menge an frischer Einlaßluft aufgrund der Verzögerung in einer Antwort beim Regulieren derselben instabil. Nichtsdestoweniger macht es die Anordnung der Ausführungsform möglich, eine Fehlzündung aufgrund eines Mangels der Menge an frischer Einlaßluft zu verhindern und eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung zu erzeugen. Dies deshalb, weil die Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C während der Übergangsperiode erzeugt wird.
  • Während die Regel- bzw. Steuervorrichtung der Erfindung so weit unter Bezugnahme auf die spezifische Ausführungsform davon beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben erwähnte Anordnung der Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden. Beispielsweise kann die Anordnung der vorhergehenden Ausführungsform, in welcher die Gasströmungswege zwischen der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration und der unabhängigen Zylinder-Konfiguration mittels der Ventilstopmechanismen 35 umgeschaltet werden, auf eine derartige Art und Weise modifiziert werden, daß Ein-Aus-Ventile in den Einlaß- und Auslaßdurchtritten und in den Zwischenzylinder-Gaskanälen zur Verfügung gestellt werden, so daß die Gasströmungswege zwischen der dualen untereinander verbundenen Zwei-Zylinder-Konfiguration und der unabhängigen Zylinder-Konfiguration durch ein Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßdurchtritte und der Zwischenzylinder-Gaskanäle durch die Ein-Aus-Ventile umgeschaltet werden.
  • In der vorhergehenden Ausführungsform wird eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Kompressionszündung in der Gesamtheit des Betriebsbereichs A erzeugt, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist.
  • Als eine Alternative kann diese Anordnung derart modifiziert werden, daß die Brennkraftmaschine im normalen Betriebsmodus nur im Teil des Betriebsbereichs A geregelt bzw. gesteuert wird, d.h. beispielsweise in einem Betriebsbereich D äußerst niedriger Last und niedriger Drehzahl, wie dies in 4 gezeigt ist, in welchem weder die Temperatur noch der Druck in den Verbrennungskammern 4 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C leicht ein solches Niveau erreichen könnten, daß es hoch genug ist, um eine Kompressionszündung zu erzeugen. In dieser Alternative kann die Brennkraftmaschine zwischen Betriebsmoden für den Betriebsbereich D und dem Betriebsbereich A über den Übergangsbetriebsmodus der Erfindung umgeschaltet werden. Jedoch ist es von einem praktischen Gesichtspunkt aus vorzuziehen, daß der Übergangsbetriebsmodus nur verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine zwischen dem Teillastbereich A und dem Betriebsbereich B umgeschaltet wird, in welchem die vorangehenden Zylinder 2A, 2D und die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C ausreichend warm laufen.
  • Als eine andere Alternative kann die Anordnung der Ausführungsform derart modifiziert sein bzw. werden, daß der Übergangsbetriebsmodus nur ausgewählt wird, wenn die Brennkraftmaschine vom Teillastbereich A auf den Betriebsbereich B an der Seite hoher Last und hoher Drehzahl umgeschaltet wird. Gemäß der Anordnung dieser Alternative ist die Tem peratur der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C bereits hoch, wenn der Übergangsbetriebsmodus als ein Resultat einer Verbrennung im speziellen Betriebsmodus im Teillastbereich A ausgewählt wird. Deshalb sind die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C bereit, eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung zu erzeugen, wenn der Übergangsbetriebsmodus in dieser alternativen Anordnung ausgewählt wird. Die Erfindung kann in einer sehr bevorzugten Art und Weise in dieser Alternative implementiert bzw. durchgeführt werden, da es möglich ist, die Verbrennung durch den Übergangsbetriebsmodus zuverlässig zu regeln bzw. zu steuern.
  • In einem Fall, wo erwartet wird, daß es schwierig ist, eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C insbesondere beim Umschalten der Betriebsmoden zwischen dem Betriebsbereich D und dem Betriebsbereich A zu erzeugen, kann die Regel- bzw. Steuervorrichtung konstruiert sein, um eine Zündungsunterstützungstätigkeit durchzuführen, um die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu erleichtern. Diese Zündungsunterstützungstätigkeit zum Hervorrufen der Kompressionszündung kann durchgeführt werden, indem die Zündungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 46 in einer derartigen Art und Weise geregelt bzw. gesteuert wird, daß die Mischung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch die Zündkerzen 7 beispielsweise unmittelbar vor dem oberen Totpunkt im Kompressions- bzw. Verdichtungshub gezündet wird. Wenn die Regel- bzw. Steuervorrichtung so konstruiert ist, ist es möglich, eine Fehlzündung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu verhindern und eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung in einer zuverlässigen und effektiv bzw. wirksamen Art und Weise zu verhindern.
  • Nun werden Hauptmerkmale der Erfindung unten zusammengefaßt.
  • Gemäß der Erfindung schaltet eine Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Viertakt-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, von welcher einzelne bzw. individuelle Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchschreiten, die Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen davon zwischen einem normalen Betriebsmodus, in welchem eine unabhängige Zylinder-Konfiguration ausgebildet ist, und einem speziellen Betriebsmodus um, in welchem eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration ausgebildet ist. Die Regel- bzw. Steuervorrichtung weist eine Fähigkeit auf, die Brennkraftmaschine zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem speziellen Betriebsmodus über einen Übergangsbetriebsmodus umzuschalten, in welchem Gasströmungswege bzw. -pfade verbunden sind bzw. werden, um die untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, und die Regel- bzw. Steuervorrichtung unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern, während eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern durch eine Kompressionszündung erzeugt wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt bzw. enthält diese Regel- bzw. Steuervorrichtung eine Unterstützungseinheit zum Induzieren bzw. Veranlassen der Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern, wobei die Unterstützungseinheit die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern in dem Übergangsbetriebsmodus induziert. Die so konstruierte Regel- bzw. Steuervorrichtung kann die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern mit Hilfe der Unterstützungseinheit hervorrufen, so daß die Mischung in den nachfolgenden Zylindern richtig bzw. ordnungsgemäß durch die Kompressionszündung gezündet wird, selbst wenn Frischluft nicht ausreichend in den vorangehenden Zylindern erhitzt wird und erwartet wird, daß die Kompressionszündung nicht leicht in den nachfolgenden Zylindern auftreten würde. Dies macht es möglich, wirksam eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung zu verhindern.
  • Wenn der Motor bzw. die Brennkraftmaschine, der bzw. die mit der Unterstützungseinheit versehen bzw. ausgestattet ist, einen Betriebsbereich aufweist, in welchem der normale Betriebsmodus an einer Seite niedriger Last eines Betriebsbereichs ausgewählt wird, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, sollte die Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise konstruiert sein, um den Übergangsbetriebsmodus nur auszuwählen, wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt wird, zu dem Betriebsbereich an der Seite niedriger Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist. Da die Motorlast in dem Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, höher als in dem Betriebsbereich ist, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, werden die Menge an eingespritztem Kraftstoff und die Menge an Wärmeerzeugung, die durch eine Verbrennung verursacht ist, entsprechend größer im Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist. Somit ist, unmittelbar bevor der Übergangsbetriebsmodus ausgewählt wird, die Temperatur in den vorangehenden Zylindern bereits relativ hoch und die nachfolgenden Zylinder selbst sind bereits erwärmt bzw. erhitzt, so daß die Regel- bzw. Steuervorrichtung ausreichend die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern mit Hilfe der Unterstützungseinheit erzeugen kann, während eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern unterbrochen wird. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung in der emissionsreinigenden Leistung in einer zuverlässigen Art und Weise zu verhindern.
  • In einem Fall, wo die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern durch die Unterstützungseinheit im Übergangsbetriebsmodus hervorgerufen wird, ist es bevorzugt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen.
  • Wenn die Brennkraftmaschine einen Betriebsbereich aufweist, in welchem der normale Betriebsmodus an einer Seite höherer Last eines Betriebsbereichs ausgewählt wird, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist bzw. wird, sollte die Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise konstruiert sein, um den Übergangsbetriebsmodus auszuwählen, wenn die Brennkraftmaschine von einem der Betriebsbereiche auf den anderen übergeht. Wenn die Regel- bzw. Steuervorrichtung so konstruiert ist, wird eine Atmosphäre hoher Temperatur in den vorangehenden Zylindern erzeugt, da die vorangehenden Zylinder ausreichend durch eine Verbrennung darin erwärmt bzw. erhitzt werden und die nachfolgenden Zylinder selbst bereits erhitzt sind, unmittelbar bevor der Übergangsbetriebsmodus ausgewählt wird. Deshalb kann die Regel- bzw. Steuervorrichtung die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern erzeugen, während eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern unterbrochen wird. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung in einer zuverlässigen Art und Weise zu verhindern.
  • In einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sollte diese Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise konstruiert sein, um den Übergangsbetriebsmodus auszuwählen, wenigstens wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich an der Seite höherer Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, oder nur wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich an der Seite höherer Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist. Wenn die Regel- bzw. Steuervorrichtung so konstruiert ist, ist die Temperatur der nachfolgenden Zylinder bereits hoch, wenn der Übergangsbetriebsmodus als eine Folge einer Verbrennung im speziellen Betriebsmodus ausgewählt wird. Deshalb sind die nachfolgenden Zylinder bereit, eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung zu erzeugen, wenn der Übergangsbetriebsmodus ausgewählt ist bzw. wird. Dies macht es möglich, eine Verbrennung durch den Übergangsbetriebsmodus zuverlässig zu regeln bzw. zu steuern.
  • Alternativ kann die Regel- bzw. Steuervorrichtung konstruiert sein, um den Übergangsbetriebsmodus auszuwählen, wenn die Brennkraftmaschine vom Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, und wenn der Motor vom Betriebsbereich, in welchem ein normaler Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich übergeht, in welchem ein spezieller Betriebsmodus ausgewählt ist. Wenn die Regel- bzw. Steuervorrichtung so konstruiert ist, wählt die Regel- bzw. Steuervorrichtung immer den Übergangsbetriebsmodus aus, wenn die Brennkraftmaschine auf den und von dem Betriebsbe reich an der Seite höherer Last geschaltet wird, in welchem sowohl die Menge des eingespritzten Kraftstoffs als auch die Menge an Wärmeerzeugung, die durch eine Verbrennung verursacht ist, relativ groß sind. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung in einer zuverlässigen Art und Weise zu verhindern.
  • In einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung sollte die Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise konstruiert sein, um die Brennkraftmaschine auf eine derartige Art und Weise zu regeln bzw. zu steuern, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern gleich dem oder niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, um eine reiche Mischung im normalen Betriebsmodus zu erzeugen, der an der Seite höherer Last ausgewählt wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern ungefähr gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im speziellen Betriebsmodus wird.
  • Wenn die Brennkraftmaschine Betriebsbereiche aufweist, in welchen der normale Betriebsmodus sowohl an der Seite niedriger Last als auch höherer Last eines Betriebsbereichs ausgewählt wird, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt wird, sollte die Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise konstruiert sein, um den Übergangsbetriebsmodus auszuwählen, wenn die Brennkraftmaschine von einem der Betriebsbereiche auf den anderen zwischen dem Betriebsbereich an der Seite höherer Last, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, und dem Betriebsbereich übergeht, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist. Wenn die Regel- bzw. Steuervorrichtung so konstruiert ist, ist die Menge an Wärmeerzeugung, die durch eine Verbrennung verursacht ist bzw. wird, größer im Betriebsbe reich an der Seite höherer Last als in dem Betriebsbereich an der Seite niedriger Last. Eine Hochtemperaturatmosphäre wird in den vorangehenden Zylindern erzeugt, bevor der Übergangsbetriebsmodus ausgewählt wird, da die vorangehenden Zylinder ausreichend durch eine Verbrennung darin erwärmt bzw. erhitzt werden, und die nachfolgenden Zylinder selbst sind bereits erwärmt bzw. erhitzt. Deshalb kann die Regel- bzw. Steuervorrichtung die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern erzeugen und dadurch eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung in einer zuverlässigen Art und Weise verhindern.
  • In einer bevorzugten Form der Erfindung schaltet eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für eine fremdgezündete Viertakt-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, von welcher einzelne bzw. individuelle Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchschreiten, die Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen davon zwischen einem speziellen Betriebsmodus, welcher in einem Teillastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine ausgewählt ist bzw. wird, und einem normalen Betriebsmodus um, welcher in einem Betriebsbereich an einer Seite höherer Last des Betriebsbereichs ausgewählt ist, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist. Die Regel- bzw. Steuervorrichtung wählt einen Übergangsbetriebsmodus aus, in welchem Gasströmungswege verbunden sind bzw. werden, um eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, und die Regel- bzw. Steuervorrichtung unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern, während eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern durch eine Kompressionszündung erzeugt wird, zumindest wenn die Brennkraftmaschine vom speziellen Betriebsmodus zu dem normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird.
  • Wie die oben erwähnte Regel- bzw. Steuervorrichtung der Erfindung enthält diese Regel- bzw. Steuervorrichtung vorzugsweise eine Unterstützungseinheit zum Induzieren bzw. Veranlassen der Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern, wobei die Unterstützungseinheit die Kompressionszündung im Übergangsbetriebsmodus induziert bzw. veranlaßt.
  • Wie so weit diskutiert, wählt die Regel- bzw. Steuervorrichtung der Erfindung für die fremdgezündete Brennkraftmaschine den Übergangsbetriebsmodus aus, wenn die Brennkraftmaschine vom normalen Betriebsmodus zu dem speziellen Betriebsmodus und/oder vom speziellen Betriebsmodus zu dem normalen Betriebsmodus umgeschaltet wird. Wenn der Übergangsbetriebsmodus ausgewählt ist, verbindet die Regel- bzw. Steuervorrichtung die Gasströmungswege, um eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, und unterbricht eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern. Da Frischluft, die in die nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, ausreichend in den vorangehenden Zylindern im Übergangsbetriebsmodus erwärmt bzw. erhitzt wird, wird es möglich, eine Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern zu erzeugen. Da die Mischung in den nachfolgenden Zylindern durch die Kompressionszündung im Übergangsbetriebsmodus verbrannt wird, können NOx Emissionen aus den nachfolgenden Zylindern ausreichend während der Periode eines Betriebsmodusübergangs unterdrückt werden. Es ist deshalb möglich, den Motor bzw. die Brennkraftmaschine zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem speziellen Betriebsmodus richtig bzw. ordnungsgemäß umzuschalten, während eine Verschlechterung der emissionsreinigenden Leistung ungeachtet des Werts des Luft-Kraftstoff-Verhältnis ses der Mischung verhindert wird. Außerdem ist es, da die Regel- bzw. Steuervorrichtung eine Verbrennung nur in den nachfolgenden Zylindern bei bzw. nach einem Unterbrechen einer Verbrennung in den vorangehenden Zylindern im Übergangsbetriebsmodus erzeugt, möglich, die Mischung durch eine Kompressionszündung in einer verläßlichen Art und Weise selbst in der Periode des Betriebsmodusübergangs zu verbrennen, während welchem die Menge an frischer Einlaßluft instabil ist.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich bzw. augenscheinlich sein werden. Deshalb sollten sie, sofern nicht sonst derartige Änderungen und Modifikationen vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 1 definiert, abweichen, als darin enthalten aufgefaßt werden.

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung bzw. Regelvorrichtung für eine fremdgezündete Viertakt-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, von welcher einzelne bzw. individuelle Zylinder aufeinanderfolgende Verbrennungszyklen mit spezifischen Phasenverzögerungen durchschreiten, wobei die Regel- bzw. Steuervorrichtung den Motor bzw. die Brennkraftmaschine gemäß Betriebsbedingungen bzw. -zustände davon zwischen einem normalen Betriebsmodus, in welchem eine unabhängige Zylinderkonfiguration ausgebildet ist, so daß eine Verbrennung unabhängig in den einzelnen Zylindern mit darin eingebrachter Frischluft auftritt, und einem speziellen Betriebsmodus umschaltet, in welchem jedes Paar von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern, von welchem Auslaß- bzw. Auspuff- und Einlaßhübe überlappen, verbunden ist, um eine untereinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration in einem Teillast-Betriebsbereich der Brennkraftmaschine auszubilden, so daß verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, welcher sich gegenwärtig in dem Auslaßhub befindet, in den nachfolgenden Zylinder, welcher sich gegenwärtig in dem Einlaßhub befindet, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw. wird und Gas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, eine magere Mischung, welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in dem vorangehenden Zylinder verbrannt ist bzw, wird, und eine Mischung, welche durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem verbrannten Gas, welches ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht wird, in dem nachfolgenden Zylinder verbrannt ist bzw. wird, gekennzeichnet durch die Steuervorrichtung, welche eine Fähigkeit aufweist, die Brennkraftmaschine zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem speziellen Betriebsmodus über einen Übergangsbetriebsmodus umzuschalten, in welchem Gasströmungswege bzw. -pfade verbunden sind, um die miteinander verbundene Zwei-Zylinder-Konfiguration auszubilden, und die Steuervorrichtung eine Verbrennung in den vorangehenden Zylindern unterbricht, während eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Verdichtungs- bzw. Kompressionszündung erzeugt ist bzw. wird.
  2. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung eine Unterstützungseinheit zum Induzieren bzw. Veranlassen der Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern umfaßt, wobei die Unterstützungseinheit die Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern in dem Übergangsbetriebsmodus induziert.
  3. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Brennkraftmaschine einen Betätigungs- bzw. Betriebsbereich aufweist, in dem der normale Betriebsmodus an einer Seite einer niedrigeren Last des Betriebsbereichs ausgewählt ist, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, und wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus nur auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich an der Seite niedrigerer Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist.
  4. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht ist, wenn die Brennkraftmaschine in dem Übergangsbetriebsmodus geregelt bzw. gesteuert ist.
  5. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine einen Betriebsbereich aufweist, in welchem der normale Betriebsmodus an einer Seite höherer Last des Betriebsbereichs ausgewählt ist, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, und wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von einem der Betriebsbereiche zu dem anderen übergeht.
  6. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus wenigstens auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsmodus auf der Seite höherer Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist.
  7. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus nur auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich an der Seite höherer Last übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist.
  8. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich übergeht, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, und wenn die Brennkraftmaschine von dem Betriebsbereich, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, zu dem Betriebsbereich übergeht, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist.
  9. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuervorrichtung die Brennkraftmaschine in einer derartigen Weise regelt bzw. steuert, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern gleich wie oder geringer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, um eine reiche Mischung in dem normalen Betriebsmodus zu erzeugen, welcher an der Seite höherer Last ausgewählt ist, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern ungefähr gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem speziellen Betriebsmodus wird.
  10. Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine Betriebsbereiche aufweist, in welchen der normale Betriebsmodus sowohl an Seiten einer niedrigeren Last als auch einer höheren Last des Betriebsbereichs ausgewählt ist, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist, und wobei die Steuervorrichtung den Übergangsbetriebsmodus auswählt, wenn die Brennkraftmaschine von einem der Betriebsbereiche zu dem anderen zwischen dem Betriebsbereich auf der Seite höherer Last, in welchem der normale Betriebsmodus ausgewählt ist, und dem Betriebsbereich übergeht, in welchem der spezielle Betriebsmodus ausgewählt ist.
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