DE60303245T2 - Regler für fremd gezündete Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, und ganz besonders auf eine Vorrichtung für ein Steuern bzw. Regeln des Verbrennungszustands in jedem Zylinder eines Mehrzylindermotors, um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und Emissionen zu verringern.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Das US-Patent 41 94 472 beschreibt einen Motor ähnlich demjenigen, der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 5 beschrieben ist. Kürzlich wurde Technologie für ein Verbessern einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit in einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine durch ein Durchführen einer Verbrennung erforscht, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung in jedem Zylinder auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, welches größer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Es ist auch bekannt, daß durch ein Bereitstellen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer und ein Durchführen einer Verbrennung einer geschichteten Beladung, indem der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Kompressionshub innerhalb eines Bereichs niedriger Drehzahl und niedriger Last oder dgl. eine ultramagere Verbrennung realisiert bzw. verwirklicht werden kann (siehe beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung H10-274085).
  • Wenn eine ultramagere Verbrennung durch eine Verbrennung einer geschichteten Beladung in der oben beschriebenen Art durchgeführt wird, wird ein thermischer Wirkungsgrad verbessert und ein Luftdruck im Ansaugstutzen bzw. Verteiler nimmt aufgrund der erhöhten Menge von Einlaßluft ab, was zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. Weiterhin kann in diesem Zustand einer ultramageren Verbrennung einer geschichteten Beladung eine ausreichende Verbrennung erzielt werden, selbst wenn ein Teil der Überschußluft mit Abgas ersetzt wird, das durch EGR (Abgasrezirkulation) erzeugt wird, und somit ist eine vergleichsweise große Menge an EGR möglich, welche in bezug auf eine NOx Reduktion und dgl. vorteilhaft ist. Die Wirkung einer Reduktion beim Pumpverlust wird erreicht, selbst wenn eine große Menge an EGR durchgeführt wird, und ein thermischer Wirkungsgrad wird im Vergleich mit einer normalen Verbrennung erhöht, in welcher die Menge an Einlaßluft und die Menge an EGR aufgrund einer Nicht-Schichtung begrenzt sind. Als ein Ergebnis ist eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
  • Wenn eine Verbrennung einer geschichteten Beladung durchgeführt wird, erhöht sich die Wirkung einer Verbesserung in der Kraftstoffwirklichkeit bis zu einem bestimmten Ausmaß, da bzw. wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer wird. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bis zu einem oder über ein bestimmtes Ausmaß mager wird, wird jedoch die Verbrennungsgeschwindigkeit zu langsam und eine Verbrennung nahe der abschließenden Endverbrennungsphase trägt nicht zur Ar beit bei, wobei dies zu einer Verschlechterung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. Folglich sind Verbesserungen in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch eine Verbrennung einer mageren geschichteten Beladung begrenzt.
  • Als eine alternative Methode für ein Verbessern einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit wurde eine Kompressionszündung erforscht. Bei der Kompressionszündung sind bzw. werden die Temperatur und der Druck innerhalb der Verbrennungskammer in der Endphase des Kompressionshubs ähnlich einem Dieselmotor erhöht, wodurch der Kraftstoff veranlaßt wird selbst zu zünden. Wenn eine solche Kompressionszündung durchgeführt wird, verbrennt der gesamte Inhalt der Verbrennungskammer auf einmal, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ultramager ist oder eine große Menge an EGR geleistet wird, und somit wird eine langsame Verbrennung, welche nicht zur Arbeit beiträgt, vermieden und eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist verbessert.
  • In einer typischen fremdgezündeten bzw. Funkenzündungs-Brennkraftmaschine (Benzinmotor) ist jedoch eine Funken- bzw. Fremdzündung für eine Verbrennung erforderlich und somit können die Temperatur und der Druck innerhalb der Verbrennungskammer in der Nachbarschaft des oberen Totpunkts der Kompression nicht bis zu einem Ausmaß erhöht werden, bei welchem eine Kompressionszündung auftritt. Folglich müssen, um eine Kompressionszündung zu bewirken, spezifische Maßnahmen getroffen werden, um die Temperatur oder den Druck innerhalb der Verbrennungskammer außerordentlich zu erhöhen.
  • In Antwort auf diese Probleme hat der vorliegende Anmelder Technologie für einen Mehrzylindermotor betrachtet, welcher einen Zyklus, umfassend einen Einlaßhub, einen Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslaßhub durchführt, gemäß welchem in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl verbranntes Gas, welches von einem auslaßhubseitigen vorhergehenden Zylinder eines Paars von Zylindern ausgebracht ist bzw. wird, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, in einen nachfolgenden Zylinder eingebracht ist, welcher der Zylinder auf der Einlaßhubseite ist, und das Gas, welches aus dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt bzw. geleitet ist. Während dieses Zustands einer Verbindung von zwei Zylindern wird eine Verbrennung durch Funken- bzw. Fremdzündung im vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, wohingegen im nachfolgenden Zylinder Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas zugeführt ist bzw. wird, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist bzw. wird, so daß eine Verbrennung durch Kompressionszündung durchgeführt ist (japanische Patentanmeldung 2002-029836).
  • Indem man so vorgeht, wird wenigstens in einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl eine Verbrennung eine Fremdzündung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder durchgeführt, was zu einer Erhöhung im thermischen Wirkungsgrad, einer Verringerung im Pumpverlust, und somit zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt, und in dem nachfolgenden Zylinder wird eine Verbrennung durchgeführt, indem Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas zugeführt wird, das vom vorangehenden Zy linder eingebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Gas, welches aus dem vorangehenden Zylinder durch einen Zwischenzylindergaskanal zugeführt wird, auf einer hohen Temperatur, wobei dies bewirkt bzw. veranlaßt, daß die Temperatur innerhalb der Verbrennungskammer auf ein Ausmaß ansteigt, bei welcher eine Kompressionszündung in der abschließenden bzw. Endphase des Kompressionshubs möglich ist. Somit wird eine Kompressionszündung durchgeführt. Eine Verbrennung wird rasch aufgrund der Kompressionszündung durchgeführt, und somit trägt eine Verbrennung wirksam bzw. effizient zur Arbeit bzw. zum Betrieb bei. Dies und die Verringerung im Pumpverlust ermöglicht eine große Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • Zu erwähnen ist, daß insbesondere in einem Bereich niedriger Last innerhalb des Betriebsbereich, wo diese Art von Verbindung von zwei Zylindern geschaffen ist, die Kraftstoffeinspritzmenge niedrig ist, was bedeutet, daß die Temperatur des verbrannten Gases, das aus dem vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht ist bzw. wird, auch niedrig ist, und folglich die Temperatur im Inneren des nachfolgenden Zylinders manchmal unfähig ist, eine geeignete Temperatur zu erreichen, damit eine Kompressionszündung stattfindet. In einem derartigen Zustand einer niedrigen Temperatur wird eine Verbrennung durch Fremdzündung im nachfolgenden Zylinder durchgeführt, auch um eine Verbrennungsstabilität zu erzielen.
  • Wenn jedoch eine Verbrennung durch eine Fremdzündung im nachfolgenden Zylinder während dieser Art von Zustand bzw. Bedingung niedriger Temperatur durchgeführt wird, kann die Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit in diesem Bereich nicht der Wirkung gleichkommen, die erzielt wird, wenn eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird, und folglich gibt es einen Raum für weitere Verbesserungen in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Probleme ausgelegt, und es ist ein Ziel bzw. Gegenstand davon, einen Regler bzw. Controller für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bereitzustellen, gemäß welchem eine weitere Gesamtverbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt werden kann, indem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in einem Zustand niedriger Temperatur verbessert wird, wenn die Temperatur innerhalb eines nachfolgenden Zylinders nicht eine geeignete Temperatur für eine Kompressionszündung erreicht hat, eines Betriebsbereichs, wo eine Verbindung von zwei Zylindern geschaffen bzw. erzeugt ist, und durch rasches Bewegen von einem derartigen Zustand niedriger Temperatur zu einem Zustand, in welchem eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird.
  • Um das oben erwähnte Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, gibt es einen Regler bzw. Controller für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, welcher für eine mehrzylindrige fremdgezündete Brennkraftmaschine bzw. Mehrzylinder-Funkenzündungs-Brennkraftmaschine verwendet ist bzw. wird, welche einen Viertaktzyklus durchführt, bestehend aus einem Einlaßhub, einem Kompressionshub, einem Expansionshub und einem Auslaßhub bei einer vorbestimmten Phasendifferenz in jedem Zylinder, wobei ein Gasströmungspfad bzw. -weg in einen Zustand einer Verbindung von zwei Zylindern ausgebildet ist, wo in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl, welche durch eine Betriebsbedingungs- Identifikationseinrichtung festgestellt ist, verbranntes Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Auslaßhub ist, eines Paars von Zylindern ausgebracht ist, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, in einen nachfolgenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Einlaßhub ist, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist, und Abgas, welches aus dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist bzw. wird, wobei der Regler für die fremdgezündete Brennkraftmaschine umfaßt:
    die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung (41) zum Bestimmen eines Motorbetriebszustands basierend auf einer Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit und einer Motorlast;
    Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuermittel (43) zum Regeln bzw. Steuern einer Luftmenge, welche zu dem vorangehenden Zylinder zuzuführen ist, in einer derartigen Weise, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Kraftstoffmenge, welche sowohl für den vorangehenden als auch für den nachfolgenden Zylinder erforderlich ist, ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den beiden Zylindern in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder wird; und
    eine Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), beinhaltend:
    Kraftstoffeinspritzmittel (45) zum Einspritzen von Kraftstoff zu einem bestimmten Zeitpunkt, in welchen eine Kraftstoffmenge, welche sowohl zu dem vorangehenden als auch zu dem nachfolgenden Zylinder eingespritzt ist bzw. wird, in Übereinstimmung mit einem erforderlichen Drehmoment in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder bestimmt ist bzw. wird; und
    eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) zum Regeln bzw. Steuern eines Zündzeitpunkts;
    wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), welche während der Verbindung der zwei Zylinder bewirkt, daß eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder bei einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas bewirkt, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist,
    wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) eine Regelung bzw. Steuerung derart durchführt, daß wenigstens in einem Teil eines Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist bzw. wird, und
    wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) in einem Bereich niedriger Last unter dem Betriebsbereich, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (45) und die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) derart regelt bzw. steuert, daß ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders derart eingestellt ist bzw. wird, daß ein Überschußluftverhältnis des vorangehenden Zylinders drei oder mehr als drei wird und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Funken- bzw. Fremdzündung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist bzw. wird, welches gleich einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Gemäß diesem Aufbau wird in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl eine Verbrennung im vor angehenden Zylinder bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt, das Überschußluft aufweist, und mittels dieser mageren Verbrennung wird der thermische Wirkungsgrad bzw. die thermische Effizienz erhöht und ein Pumpverlust verringert, was zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. Im nachfolgenden Zylinder wird eine Verbrennung durch Zuführen von zusätzlichem Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas durchgeführt, das vom vorangehenden Zylinder eingebracht ist bzw. wird. Die Temperatur des Gases, das vom vorangehenden Zylinder durch den Zwischenzylindergaskanal eingebracht ist bzw. wird, ist hoch und folglich wird eine Verdampfung des zusätzlichen Kraftstoffs gesteigert, wodurch eine günstige Verbrennung im nachfolgenden Zylinder erhalten werden kann. Weiterhin wird durch ein Durchführen einer Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder die Menge an erzeugtem NOx auf ein vergleichsweise niedriges Niveau unterdrückt, und durch ein Einbringen von verbranntem Gas vom vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder kann ein ähnlicher Zustand erhalten werden, wie wenn eine große Menge an EGR durchgeführt wird, wodurch eine NOx Erzeugung ausreichend unterdrückt ist bzw. wird. Wenn eine Kompressionszündung im nachfolgenden Zylinder unter schwerem EGR Zustand durchgeführt wird, wird eine Verbrennung auf einmal durch die gesamte Verbrennungskammer durchgeführt, wodurch ein Zyklusverlust und Kühlungsverlust minimiert wird und eine große Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten wird.
  • Wenn eine Verbrennung durch eine Fremd- bzw. Funkenzündung während eines Zustands niederer Temperatur durchgeführt wird, in welchem festgestellt wird, daß die Temperatur in nerhalb des nachfolgenden Zylinders eine geeignete Temperatur für die Verbrennung durch Kompressionszündung nicht erreicht hat, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder (hin zur mageren Seite) erhöht, und mittels dieser mageren Verbrennung wird der thermische Wirkungsgrad verbessert. Im nachfolgenden Zylinder wird Kraftstoff eingespritzt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch einzustellen. Mit anderen Worten ist, wenn die Einlaßluftmenge konstant ist, dann die Gesamtmenge an Kraftstoff, der dem vorangehenden Zylinder und dem nachfolgenden Zylinder zugeführt wird, konstant (das Verhältnis der Einlaßluftmenge und der gesamten Kraftstoffmenge ist das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Folglich erhöht sich die Menge an dem nachfolgenden Zylinder zugeführten Kraftstoff um die Menge bzw. das Ausmaß an Zunahme im Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch ein verringern der Menge an Kraftstoff verursacht ist, die dem vorangehenden Zylinder zugeführt wird. Das Einlaßgas des nachfolgenden Zylinders ist das verbrannte Gas auf hoher Temperatur, das vom vorangehenden Zylinder eingebracht wird, was eine Verdampfung des Kraftstoffs beschleunigt, und somit wird eine Verbrennbarkeit verbessert und ein Pumpverlust ist sogar niedriger als im vorangehenden Zylinder. Indem das Verhältnis des im nachfolgenden Zylinder verbrannten Kraftstoffs erhöht wird, kann eine weitere Gesamtverbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt werden. Weiterhin steigt durch ein Erhöhen der Menge an dem nachfolgenden Zylinder zugeführtem Kraftstoff die Temperatur innerhalb des Zylinders rasch an, was eine rasche Weiterentwicklung zu einer Verbrennung durch eine Kompressionszündung ermöglicht, und somit kann eine größere Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten werden.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden augenscheinlicher beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen ganzen Motor, umfassend eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Körpers des Motors usw.;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Regel- bzw. Steuersystems;
  • 4 ist eine illustrative Ansicht, die einen Betriebsbereich zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht, die den Auslaßhub, Einlaßhub, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, den Funken- bzw. Fremdzündungszeitpunkt, usw. von jedem Zylinder zeigt;
  • 6 ist eine illustrative Ansicht, die Strömungspfade bzw. -wege von im wesentlichen Frischluft und Gas bei niedriger Last und niedriger Drehzahl zeigt;
  • 7 ist eine illustrative Ansicht, die Strömungspfade von im wesentlichen Frischluft und Gas in einem Betriebsbereich auf einer Seite hoher Last und hoher Drehzahl zeigt;
  • 8 ist ein Graph, der die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder zeigt;
  • 9 ist ein Graph, der den Überschußluft-Faktor (Luftverhältnis) von jedem Zylinder zeigt; und
  • 10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Motorlast und Überschußluftfaktor zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten auf der Basis der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt im Umriß die Konstitution bzw. den Aufbau eines Zylinders eines Motorkörpers 1 und ein Einlaßventil, Auslaßventil und dgl., die darauf vorgesehen sind. In diesen Zeichnungen umfaßt der Motorkörper 1 eine Mehrzahl von Zylindern, und in der illustrierten Ausführungsform umfaßt der Vierzylinder 2A bis 2D. Ein Kolben 3 ist in jeden der Zylinder 2A bis 2D eingesetzt und eine Verbrennungskammer 4 ist über dem Kolben 3 ausgebildet.
  • Eine Zündkerze 7 ist bzw. wird am Scheitelpunkt der Verbrennungskammer 4 jedes Zylinders 2A bis 2D vorgesehen, und das Spitzenende der Zündkerze ist gegen das Innere der Verbrennungskammer 4 gerichtet. Eine Zündschaltung bzw. ein Zündstromkreis 8, welche(r) tauglich ist, den Zündzeitpunkt durch eine elektronische Regelung bzw. Steuerung zu steuern bzw. regeln, ist mit der Zündkerze 7 verbunden.
  • Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 4 ist an einem Seitenabschnitt der Verbrennungskammer 4 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 ist mit einem Nadelventil und Solenoid ausgestattet, in der Zeichnung nicht gezeigt, und wenn ein Puls- bzw. Impulssignal eingegeben wird, wird das Ventil zum Zeitpunkt der Impulseingabe angetrieben, um für eine Zeitlänge entsprechend der Puls- bzw. Impulsbreite geöffnet zu werden bzw. zu sein, wodurch Kraftstoff in einer Menge eingespritzt wird, die der Zeit entspricht, wo das Ventil offen ist. Zu beachten ist, daß die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 mit Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, über einen Kraftstoffzufuhrdurchtritt oder dgl. versorgt wird, und daß das Kraftstoffzufuhrsystem so konstruiert ist, um einen höheren Kraftstoffdruck als den Druck im Inneren der Verbrennungskammer während des Kompressionshubs zu erhalten.
  • Einlaßöffnungen 11, 11a, 11b und Auslaßöffnungen 12, 12a, 12b werden in die Verbrennungskammer 4 von jedem Zylinder 2A bis 2D geöffnet. Ein Einlaßdurchtritt 15, ein Auslaßdurchtritt 20 usw. sind mit diesen Öffnungen verbunden, und jede Öffnung wird durch Einlaßventile 31, 31a, 31b und Auslaßventile 32, 32a, 32b geöffnet und geschlossen.
  • Ein Zyklus, umfassend einen Einlaßhub, einen Verdichtungs- bzw. Kompressionshub, einen Expansionshub, und einen Auslaßhub wird in jedem Zylinder bei einer vorbestimmten Phasendifferenz durchgeführt. Im Fall eines Vierzylindermotors sind ein erster Zylinder 2A, ein zweiter Zylinder 2B, ein dritter Zylinder 2C und ein vierter Zylinder 2D von einer Endseite in der Richtung der Zylinderreihe vorgesehen, und wie dies in 5 gezeigt ist, wird der oben erwähnte Zyklus aufeinanderfolgend im ersten Zylinder 2A, dritten Zylinder 2C, vierten Zylinder 2D und zweiten Zylinder 2B bei einer Phasendifferenz eines 180° Kurbelwinkels jedes Mal durchgeführt. Zu beachten ist, daß in 5 EX den Auslaßhub angibt bzw. andeutet, IN den Einlaßhub angibt, F die Kraftstoffeinspritzung angibt, und S die Fremd- bzw. Funkenzündung angibt (erzwungene bzw. Zwangszündung). Die sternförmigen Symbole in der Zeichnung zeigen an, daß eine Kompressionszündung durchgeführt wird (beachte jedoch, daß während eines Zustands niederer Temperatur eine Fremd- bzw. Funkenzündung im nachfolgenden Zylinder durchgeführt wird).
  • Ein Zwischenzylindergaskanal 22 ist zwischen dem Paar von Zylindern vorgesehen, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, so daß verbranntes Gas wie es ist vom Zylinder im Auslaßhub (erwähnt als der vorangehende Zylinder in dieser Beschreibung) wenn der Auslaßhub und der Einlaßhub überlappen, zu dem Zylinder eingebracht werden kann, der auf der Seite des Einlaßhubs ist (erwähnt als der nachfolgende Zylinder in dieser Beschreibung). Im Vierzylindermotor dieser Ausführungsform überlappt, wie dies in 5 gezeigt ist, der Auslaßhub (EX) des ersten Zylinders 2A mit dem Einlaßhub (IN) des zweiten Zylinders 2B, und der Auslaßhub (EX) des vierten Zylinders 2D überlappt mit dem Einlaßhub (IN) des dritten Zylinders 2C. Deshalb bildet der erste Zylinder 2A ein Paar mit dem zweiten Zylinder 2B, und der vierte Zylinder 2D bildet ein Paar mit dem dritten Zylinder 2C, wobei der erste Zylinder 2A und der vierte Zylinder 2D als vorangehende Zylinder dienen, und der zweite Zylinder 2B und dritte Zylinder 2C als nachfolgende Zylinder dienen.
  • Die Einlaß- und Auslaßöffnungen jedes Zylinders und der Einlaßdurchtritt, Auslaßdurchtritt und Zwischenzylindergaskanal, die damit verbunden sind, sind spezifisch wie folgt aufgebaut.
  • Eine Einlaßöffnung 11 für ein Einbringen von Frischluft, eine erste Auslaßöffnung 12a für ein Liefern bzw. Ausbringen von verbranntem Gas (Abgas) zum Auslaßdurchtritt, und eine zweite Auslaßöffnung 12b für ein Führen bzw. Leiten des verbrannten Gases zum nachfolgenden Zylinder sind an jedem des ersten Zylinders 2A und vierten Zylinders 2D angeordnet, die als vorangehende Zylinder dienen. Eine erste Einlaßöffnung 11a für ein Einbringen von Frischluft, eine zweite Einlaßöffnung 11b für ein Einbringen von verbranntem Gas vom vorangehenden Zylinder, und eine Auslaßöffnung 12 für ein Ausbringen bzw. Liefern des verbrannten Gases zu dem Auslaßdurchtritt sind an jedem des zweiten Zylinders 2B und dritten Zylinders 2C angeordnet, die als nachfolgende Zylinder dienen.
  • Im Beispiel in 1 sind die Einlaßöffnung 11 im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und die erste Einlaßöffnung 11a im zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C zwei pro Zylinder parallel auf der Seite der linken Hälfte der Verbrennungskammer vorgesehen, während die erste Auslaßöffnung 12a und zweite Auslaßöffnung 12b im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und die zweite Einlaßöffnung 11b und Auslaßöffnung 12 im zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C parallel auf der Seite der rechten Hälfte der Verbrennungskammer vorgesehen sind.
  • Das stromabwärtige Ende eines verzweigten Einlaßkanals 16 für jeden Zylinder am Einlaßdurchtritt 15 ist mit den Einlaßöffnungen 11 im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und den ersten Einlaßöffnungen 11a im zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C verbunden. Mehrfache Drosselklappen bzw. -ventile 17, welche miteinander durch eine gemeinsame Welle in Eingriff stehen, sind nahe dem stromabwärtigen Ende jedes verzweigten Einlaßkanals 16 vorgesehen. Die Drosselklappe 17 wird durch ein Betätigungs- bzw. Stellglied 18 in Übereinstimmung mit einem Regel- bzw. Steuersignal angetrieben, um die Menge an Einlaßluft einzustellen. Zu beachten ist, daß ein Luftdurchflußsensor 19 für ein Detektieren der Strömungs- bzw. Durchflußrate der Einlaßluft an einem gemeinsamen Einlaßdurchtritt stromaufwärts vom Zusammenflußpunkt am Einlaßdurchtritt 15 vorgesehen ist.
  • Das stromaufwärtige Ende eines verzweigten Auslaßkanals 21 für jeden Zylinder am Auslaßdurchtritt 20 ist mit den ersten Auslaßöffnungen 12a im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und den Auslaßöffnungen 12 im zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C verbunden. Ein Zwischenzylindergaskanal 22 ist jeweils zwischen dem ersten Zylinder 2A und zweiten Zylinder 2B und zwischen dem dritten Zylinder 2C und vierten Zylinder 2D vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt, wobei das stromaufwärtige Ende des Zwischenzylindergaskanals 22 mit der zweiten Auslaßöffnung 12b des ersten und vierten Zylinders 2A, 2D verbunden ist, die als vorangehende Zylinder dienen, und wobei das stromabwärtige Ende des Zwischenzylindergaskanals 22 mit der zweiten Einlaßöffnung 11b des zweiten und dritten Zylinders 2B, 2C verbunden ist, die als nachfolgende Zylinder dienen.
  • Ein linearer O2-Sensor 25, dessen Ausgabe linear in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration variiert, ist an jedem der Zwischenzylindergaskanäle 22 vorgesehen, und die Menge an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D eingespritzt wird, welche ein vorbestimmtes mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweisen, ist rückkopplungsgesteuert bzw. -geregelt in Übereinstimmung mit der Ausgabe davon.
  • Ein O2-Sensor 23 für ein Detektieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Detektieren der Sauerstoffkonzentration im Abgas ist am Zusammenflußpunkt des Auslaßdurchtritts 20 stromabwärts von den verzweigten Auslaßkanälen 21 vorgesehen. Der O2-Sensor 23 ist ein λO2-Sensor, dessen Ausgabe sich rasch in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert, und folglich wird die Menge an Kraftstoff, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingespritzt wird (und auch die Zylinder 2A, 2D, wenn jeder Zylinder unabhängig ist), auf der Basis der Ausgabe dieses O2-Sensor 23 rückkopplungsgeregelt. Ein Drei-Wege-Katalysator 24 ist auf dem Auslaßdurchtritt 20 stromabwärts des O2-Sensors 23 für ein Durchführen einer Abgasreinigung vorgesehen. Wie dies gut bekannt ist, zeigt der Drei-Wege-Katalysator 24 ein hohes Niveau an Reinigungsleistung bezüglich HC, CO und NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (d.h., der Überschußluftfaktor λ ist λ = 1).
  • Die Einlaß- und Auslaßventile für ein Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnungen jedes Zylinders und die Ventilmechanismen davon sind wie folgt aufgebaut.
  • Ein Einlaßventil 31, ein erstes Auslaßventil 32a und ein zweites Auslaßventil 32b sind jeweils auf der Einlaßöffnung 11, der ersten Auslaßöffnung 12a und zweiten Auslaßöffnung 12b im ersten und vierten Zylinder 2A, 2D vorgesehen. Ein erstes Einlaßventil 31a, ein zweites Einlaßventil 31b und ein Auslaßventil 32 sind jeweils auf der ersten Einlaßöffnung 11a, zweiten Einlaßöffnung 11b und Auslaßöffnung 12 im zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C vorgesehen. Diese Einlaß- und Auslaßventile werden durch einen Ventilmechanismus angetrieben, der Nockenwellen 33, 34 und dgl. umfaßt, um zu einen vorbestimmten Zeitpunkt zu öffnen und zu schließen, wodurch der Einlaßhub und der Auslaßhub jedes Zylinders bei einer vorbestimmten Phasendifferenz derart durchgeführt wird, wie dies oben beschrieben ist.
  • Weiterhin sind unter diesen Einlaß- und Auslaßventilen, das erste Auslaßventil 32a, zweite Auslaßventil 32b, erste Einlaßventil 31a und zweite Einlaßventil 31b jeweils mit einem Ventilstopmechanismus 35 für ein Umschalten der Ventile zwischen einem Betriebszustand und einem gestoppten Zustand ausgestattet. Der Ventilstopmechanismus 35 ist gut bekannt und deshalb nicht im Detail illustriert, aber beispielsweise konstruiert, indem eine Hydraulikkammer vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt wird, welche fähig ist, Arbeits- bzw. Betriebsfluid zu und von einem Ventilstößel zuzuführen und auszubringen, der zwischen Nocken 26, 27 der Nockenwellen 33, 34 und dem Ventilschaft angeordnet ist, so daß, wenn Betriebsfluid zur Hydraulikkammer zugeführt wird, die Wirkung der Nocken 26, 27 auf die Ventile übertragen wird und die Ventile öffnen und schließen, aber wenn Betriebsfluid aus der Hydraulikkammer ausgebracht wird, die Wirkung der Nocken 26, 27 nicht länger auf die Ventile übertragen wird und die Ventile schließen.
  • Ein erstes Regel- bzw. Steuerventil 37 ist auf einem Durchtritt 36 für ein Zuführen und Ausbringen von Betriebsfluid zu und von dem Ventilstopmechanismus 35 des ersten Auslaßventils 32a und dem Ventilstopmechanismus 35 des ersten Einlaßventils 31a vorgesehen, und ein zweites Regel- bzw. Steuerventil 39 ist am Durchtritt 38 für ein Zuführen und Ausbringen von Betriebsfluid zu und von Ventilstopmechanismus 35 des zweiten Auslaßventils 32b und dem Ventilstopmechanismus 35 des zweiten Einlaßventils 31b vorgesehen (siehe 3).
  • 3 zeigt den Aufbau der Antriebs- und Regel- bzw. Steuersysteme. In der Zeichnung werden Signale vom Luftdurchflußsensor 19, O2-Sensor 23, und linearen O2-Sensor 25 in eine ECU (Regel- bzw. Steuereinheit) 40 für ein Regeln bzw. Steuern des Motors eingegeben, welche durch einen Mikrocomputer oder dgl. gebildet ist, und Signale von einem Motordrehzahlsensor 47 für ein Detektieren der Motordrehzahl, um den Betriebszustand zu bestimmen, und einem Beschleunigungs- bzw. Gaspedalhubsensor 48 für ein Detektieren des Beschleunigungs- bzw. Gaspedalhubs (Beschleunigungs- bzw. Gaspedaldurchtrittsgröße) werden auch eingegeben. Steuer- bzw. Regelsignale werden von der ECU 40 zur Zündschaltung 8, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 9, dem Stellglied 18 der mehrfachen Drosselklappe 17, und den ersten und zweiten Regel- bzw. Steuerventilen 37, 39 ausgegeben.
  • Die ECU 40 ist als ein Regler bzw. Controller aufgebaut, welcher veranlaßt, daß eine Verbrennung durchgeführt wird, während die Gasdurchtritte in einer Verbindung der zwei Zylinder (siehe 6) in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl aufrechterhalten wird, und umfaßt eine Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung 41, eine Ventilstopmechanismus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 42, eine Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 43 und eine Verbrennungszustands-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 44.
  • Die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung 41 prüft den Motorbetriebszustand (die Motordrehzahl und Motorlast) unter Verwendung von Signalen vom Drehzahlsensor 47, Gaspedalhubsensor 48 usw. und dadurch wird bestimmt, ob der Betriebszustand in einem Betriebsbereich A auf einer Seite niedriger Last und niedriger Drehzahl (umfassend A1, A2), oder einem Betriebsbereich B auf einer Seite hoher Last und hoher Drehzahl ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Inner halb des Betriebsbereichs A ist der Betriebsbereich A1 ein Bereich niedriger Last, der einen Zustand niedriger Temperatur aufweist, in welchem die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C nicht hoch genug für eine Verbrennung durch Kompressionszündung ist. Der Betriebsbereich A1 ist eingestellt, um gemäß der Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C zu variieren. Beispielsweise ist, wenn die Motorwassertemperatur relativ niedrig ist, die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auch niedrig, und folglich breitet sich der Bereich aus, wobei jedoch, wenn die Temperatur hoch ist, der Bereich eingestellt ist, um sich zusammenzuziehen. Zu beachten ist, daß ein Leerlaufzustand im Betriebsbereich A1 enthalten ist. Der Betriebsbereich A2 andererseits ist auf einer Seite höherer Last als der Betriebsbereich A1, und eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird durch Kompressionszündung in diesem Bereich durchgeführt.
  • Als eine Regel werden Arbeitsvorgänge in einem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder im Betriebsbereich A durchgeführt (nachfolgend als ein spezieller Betriebsmodus erwähnt bzw. bezeichnet) und Arbeitsvorgänge werden in einem Zustand durchgeführt, in welchem jeder Zylinder unabhängig im Betriebsbereich B ist (nachfolgend als ein normaler Betriebsmodus erwähnt).
  • Der Ventilstopmechanismusregler bzw. -controller 42 regelt bzw. steuert die Steuer- bzw. Regelventile 37, 39 gemäß dem speziellen Betriebsmodus und normalen Betriebsmodus, und steuert dadurch die Ventilstopmechanismen 35 wie folgt.
  • Spezieller Betriebsmodus:
    • erstes Auslaßventil 32a und erstes Einlaßventil 31a sind gestoppt
    • zweites Auslaßventil 32b und zweites Einlaßventil 31b sind wirksam
  • Normaler Betriebsmodus:
    • erstes Auslaßventil 32a und erstes Einlaßventil 31a sind wirksam
    • zweites Auslaßventil 32b und zweites Einlaßventil 31b sind gestoppt
  • Die Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 43 steuert das Öffnen der mehrfachen Drosselklappe 17 (Drosselöffnung) durch ein Steuern bzw. Regeln des Betätigungs- bzw. Stellglieds 18. Eine Ziel-Einlaßluftmenge wird aus einer Karte oder dgl. gemäß dem Betriebszustand bestimmt, und die Drosselöffnung wird in Übereinstimmung mit der Ziel-Einlaßluftmenge gesteuert bzw. geregelt. Wie dies unten beschrieben werden wird, wird im speziellen Betriebsmodus eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern (zweitem und drittem Zylinder 2B, 2C) in einem Zustand durchgeführt, in welchem die Einlaßluft von den verzweigten Einlaßkanälen 16 blockiert wird, und während die Überschußluft im Gas, das von den vorangehenden Zylindern eingebracht ist bzw. wird, und der neu zugeführte Kraftstoff bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Deshalb wird die Drosselöffnung so eingestellt, daß Luft zu den vorangehenden Zylindern (erstem und viertem Zylinder 2A, 2D) in einer Menge zugeführt wird, die für eine Kraftstoffverbrennung erforderlich ist, die dem erforderlichen Drehmoment der zwei vorangehenden und nachfolgenden Zylin der entspricht (eine ausreichende Menge an Luft, um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Kraftstoffmenge für zwei Zylinder zu erreichen).
  • Die Verbrennungszustands-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 44 wird durch eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 und eine Zündungssteuer- bzw. -regeleinrichtung bzw. einen Zündungscontroller 46 gebildet. Die Kraftstoffeinspritzungs-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung 45 wird verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmenge und den Einspritzzeitpunkt von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9, die für jeden Zylinder 2A bis 2D vorgesehen ist, in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand zu steuern bzw. zu regeln, und die Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 46 wird verwendet, um eine Zündungszeitpunktregelung bzw. -steuerung, eine Steuerung bzw. Regelung für ein Anhalten einer Zündung usw. in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand durchzuführen. Insbesondere wird eine Verbrennungsregelung bzw. -steuerung (Kraftstoffeinspritzungsregelung bzw. -steuerung und Zündungsregelung bzw. -steuerung) modifiziert, je nachdem, ob sich der Betriebszustand im speziellen Betriebsmodus oder normalen Betriebsmodus befindet.
  • Spezifischer wird im speziellen Betriebsmodus die Menge an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder (ersten und vierten Zylinder 2A, 2D) eingespritzt wird, gesteuert bzw. geregelt, um ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, wird der Einspritzungszeitpunkt so eingestellt, daß Kraftstoff im Kompressionshub eingespritzt wird, um die Luft-Kraftstoffmischung zu schichten, und der Zündungszeitpunkt wird so eingestellt, daß ein Fremd- bzw. Funkenzün dung in der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression durchgeführt wird. In den nachfolgenden Zylindern (zweiter und dritter Zylinder 2B, 2C) wird zwischenzeitlich Kraftstoff beim mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas zugeführt, das aus den vorangehenden Zylindern eingebracht ist, die Kraftstoffeinspritzungsmenge wird geregelt bzw. gesteuert, um ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, und der Einspritzungszeitpunkt ist bzw. wird so eingestellt, daß der Kraftstoff während des Einlaßhubs eingespritzt wird. Wenn der Betriebszustand im Betriebsbereich A1 in 4 ist, wird eine Verbrennung durch Fremdzündung durchgeführt, und wenn der Betriebszustand im Betriebsbereich A2 in 4 ist, wird eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt.
  • Im normalen Betriebsmodus wird andererseits die Kraftstoffeinspritzmenge so geregelt bzw. gesteuert, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedes Zylinders 2A bis 2D das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht oder unter dieses fällt. Beispielsweise wird in der Mehrheit des normalen Betriebsmodus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert bzw. geregelt, und bei voller Last oder einem Betriebsbereich in der Nähe davon wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert bzw. geregelt, um reicher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu sein. In diesem Fall ist bzw. wird ein Einspritzzeitpunkt für jeden Zylinder 2A bis 2D so eingestellt, daß Kraftstoff im Einlaßhub eingespritzt wird, um ein gleichförmiges Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erhalten, und eine Fremdzündung wird in allen der Zylinder 2A bis 2D durchgeführt.
  • 8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge der nachfolgenden Zylinder und der Kraftstoffeinspritzmenge der vorangehenden Zylinder während des speziellen Betriebsmodus und bei einer konstanten Einlaßluftmenge zeigt. Die horizontale Achse zeigt eine Kraftstoffeinspritmenge F1 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D, und die vertikale Achse zeigt eine Kraftstoffeinspritzmenge F2 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C. Wenn eine Kraftstoffzufuhrmenge, bei der das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird, in Beziehung zur Menge an Luft, die durch die vorangehenden Zylinder 2A, 2D aufgenommen wird, als F0 gesetzt bzw. eingestellt wird, dann weisen die Kraftstoffeinspritzmengen F1, F2 eine Beziehung von F1 + F2 = F0 auf, wie dies in 8 gezeigt ist. Deshalb erhöht oder erniedrigt sich, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder erhöht oder verringert wird die Kraftstoffeinspritzmenge F2 der nachfolgenden Zylinder dementsprechend in der entgegengesetzten Richtung.
  • Im Bereich der Seite hoher Last (dem Betriebsbereich A2 in 4) ist ein Bezug gesetzt, wodurch die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder der Hälfte der Kraftstoffzufuhrmenge F0 (Punkt G in 8) entspricht, und dieses Verhältnis erhöht und verringert sich gemäß der Last. Mit anderen Worten F1/F0 ist bzw. wird eingestellt, um kleiner zu werden, wie bzw. wenn die Last abnimmt. Im Bereich niedriger Last (dem Betriebsbereich A1 in 4) ist andererseits die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder auf ein Drittel oder weniger der Kraftstoffzufuhrmenge F0 eingestellt (Punkt H in 8). Die Kraftstoffeinspritzmenge F2 der nachfolgenden Zylinder zu diesem Zeitpunkt ist wenigstens zwei Drittel der Kraftstoffzufuhrmenge F0.
  • 9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge der vorangehenden Zylinder und dem Überschußluftfaktor (Luftverhältnis) in den vorangehenden Zylindern und den nachfolgenden Zylindern zeigt. Die horizontale Achse zeigt die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D, und die vertikale Achse zeigt den Überschußluftfaktor λ in jedem Zylinder. Der Überschußluftfaktor λ ist ein Parameter, der die Zahl von Malen angibt, um welche das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Zylinders eine Beziehung von F1 + F2 = F0 hat, wie dies in 8 gezeigt ist, weist der Überschußluftfaktor λ der vorangehenden Zylinder 2A, 2D eine Beziehung von λ = F0/F1 auf, wie dies in 9 gezeigt ist. Deshalb nimmt in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D der Überschußluftfaktor λ ab, wie bzw. wenn sich die Kraftstoffeinspritzmenge F1 erhöht, und der Überschußluftfaktor λ erhöht sich, wie bzw. wenn die Kraftstoffeinspritzmenge F1 abnimmt.
  • Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder die Hälfte der Kraftstoffzufuhrmenge F0 ist (Punkt G in 8), erreicht der Überschußluftfaktor λ der vorangehenden Zylinder zwei (Punkt G1 in 9). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder ein Drittel der Kraftstoffzufuhrmenge F0 ist (Punkt H in 8), erreicht der Überschußluftfaktor λ der vorangehenden Zylinder drei (Punkt H1 in 9). Im Betriebsbereich A1 auf der Seite niedriger Last ist der Überschußluftfaktor auf λ ≥ 3 eingestellt, beispielsweise ein Überschußluftfaktor von λ = 3,4 (Luft-Kraftstoff-Verhältnis ≒ 50).
  • In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird mittlerweile die Kraftstoffeinspritzungsmenge F2 veranlaßt, in Übereinstimmung mit und in der entgegengesetzten Richtung zu Zunahmen und Abnahmen in der Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder zuzunehmen oder abzunehmen, wie dies in 8 gezeigt ist. Deshalb erreicht das wesentliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und der Überschußluftfaktor λ davon wird λ = 1 (konstant), wie dies an Punkten G2 und H2 in 9 gezeigt ist.
  • 10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Motorlast und dem Überschußluftfaktor der vorangehenden Zylinder im speziellen Betriebsmodus zeigt. In dem Graph geben a (die durchgehende Linie) und b (die strichlierte Linie) die Merkmale einer Zeitdauer normaler Temperatur bzw. einer Zeitdauer niederer Temperatur an. Wie in dem Graph gezeigt, ist der Überschußluftfaktor λ eingestellt, um größer (hin zur mageren Seite) zu werden, wie bzw. wenn die Motorlast abnimmt. Die Wendepunkte, an welchen sich die Charakteristik außerordentlich ändert, zeigen eine Fremdzündung oder die Grenze mit einer Kompressionszündung in den nachfolgenden Zylindern an. Mit anderen Worten, der Überschußluftfaktor λ der vorangehenden Zylinder 2A, 2D ist eingestellt, um besonders groß während einer Zeitdauer bzw. Periode niedriger Last zu werden, wenn die Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch eine Fremdzündung durchgeführt wird.
  • Die Wirkungen der oben beschriebenen Vorrichtung dieser Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 4 bis 10 beschrieben. Wie oben beschrieben, werden im speziellen Betriebsmodus das erste Auslaßventil 32a und das erste Einlaßventil 31a angehalten, während das zweite Auslaßventil 32b und das zweite Einlaßventil 31b wirksam bzw. operativ gemacht sind bzw. werden. Indem so vorgegangen wird, wird ein wesentlicher Frischluft- und Gasdurchflußpfad bzw. -weg ausgebildet, wie dies in 6 gezeigt ist, um eine Verbindung der zwei Zylinder zu schaffen, in welcher verbranntes Gas, das aus den vorangehenden Zylindern (erstem und viertem Zylinder) 2A, 2D ausgebracht wird, in die nachfolgenden Zylinder (zweiten und dritten Zylinder) 2B, 2C über die Zwischenzylindergaskanäle 22 eingebracht wird, und nur das Gas, das aus den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgebracht wird, zum Auslaßdurchtritt 20 geführt wird.
  • In diesem Zustand wird Frischluft vom Einlaßdurchtritt 15 in jeden der vorangehenden Zylinder 2A, 2D im Einlaßhub (dem Pfeil a in 6) eingebracht, Kraftstoff wird im Kompressionshub eingespritzt, während die Kraftstoffeinspritzmenge rückkopplungsgesteuert bzw. -geregelt wird, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der vorangehenden Zylinder 2A, 2D, welches durch den linearen O2-Sensor 25 detektiert wird, ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und eine Verbrennung wird durch ein Durchführen einer Zündung bei einem vorbestimmten Zündungszeitpunkt durchgeführt (siehe 5).
  • An dem Zeitpunkt, wo der Einlaßhub der vorangehenden Zylinder 2A, 2D und der Auslaßhub der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C überlappen, wird das verbrannte Gas, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht ist bzw. wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch die Zwischenzylindergaskanäle 22 (der grob dargestellte Pfeil in 5 und der Pfeil b in 6) eingebracht. Kraftstoff wird dann zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht, und während die Kraftstoffeinspritzmenge so gesteuert bzw. geregelt wird, um ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, wird Kraftstoff im Einlaßhub eingespritzt. Im Bereich der Seite niederer Last (dem Betriebsbereich A1 in 4) wird eine Verbrennung durch Fremdzündung durchgeführt, und im Bereich der Seite hoher Last (dem Betriebsbereich A2 in 4), werden der Druck und die Temperatur innerhalb der Verbrennungskammer in der Nähe des oberen Totpunkts des Kompressionshubs angehoben, wodurch eine Kompressionszündung durchgeführt wird.
  • Somit wird in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eine Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt, das Überschußluft aufweist, und mittels dieser mageren Verbrennung wird der thermische Wirkungsgrad erhöht und der Pumpverlust verringert, was zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird eine Verbrennung durch Zuführen von zusätzlichem Kraftstoff zum bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas durchgeführt, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht ist. Da die Temperatur des Gases, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durch die Zwischenzylindergaskanäle 22 eingebracht wird, hoch ist, wird eine Verdampfung des zusätzlichen Kraftstoffs beschleunigt, wodurch eine günstige Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C erhalten werden kann. Weiterhin wird durch ein Durchführen einer Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D die Menge an erzeugtem NOx auf ein vergleichsweise niedriges Niveau unterdrückt, und durch ein Einbringen von verbranntem Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D kann ein ähnlicher Zustand zu dem erreicht bzw. erhalten werden, wenn eine große Menge an EGR durchgeführt wird, wodurch eine NOx Erzeugung unterdrückt wird und Abgasreinigung herbeigeführt bzw. beschleunigt wird.
  • Im Betriebsbereich A1 im speziellen Betriebsmodus ist bzw. wird die Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D auf ein Drittel oder weniger der gesamten Kraftstoffmenge F0 eingestellt, und eine Verbrennung einer geschichteten Beladung wird bei einem äußerst mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Überschußluftfaktor λ ≥ 3 durchgeführt. Als ein Ergebnis wird der thermische Wirkungsgrad verbessert, was zu einer Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ist bzw. wird mittlerweile die Kraftstoffeinspritzmenge F2 auf zwei Drittel oder mehr der gesamten Kraftstoffmenge F0 eingestellt, und eine Verbrennung wird durch eine Fremdzündung bei einem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Überschußluftfaktors λ = 1 durchgeführt. Die Einlaßluft in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ist verbranntes Gas mit hoher Temperatur, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, und deshalb wird eine Verdampfung des Kraftstoffs beschleunigt, eine Verbrennbarkeit verbessert und ein Pumpverlust ist noch niedriger als in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D. Da das Verhältnis des in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C verbrannten Kraftstoffs erhöht ist, wird eine weitere Gesamtverbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt.
  • Durch ein Erhöhen der Menge an Kraftstoff, der zu den nachfolgenden Zylinder 2B, 2C zugeführt wird, steigt die Temperatur innerhalb des Zylinders vergleichsweise rasch an. Wenn die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C ansteigt, zieht sich der Betriebsbereich A1 zusammen und es wird leichter, sich zum Betriebsbereich A2 zu bewegen. Durch ein rasches Fortschreiten zu einer Verbrennung durch Kompressionszündung kann eine weitere Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt werden.
  • Zu beachten ist, daß diese Regelung bzw. Steuerung auch in der Nähe einer Leerlaufdrehzahl durchgeführt wird, wodurch ein Fehlzündung verhindert wird, so daß eine stabile Verbrennung erhalten wird. Eine große Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann auch erhalten werden, während die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C rasch ansteigt.
  • Im Betriebsbereich A2 des speziellen Betriebsmodus sind bzw. werden die Kraftstoffeinspritzmengen F1, F2 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D und der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auf identische Referenz- bzw. Bezugsmengen eingestellt, und das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge F1 der vorangehenden Zylindern ist eingestellt, um größer zu werden, wie bzw. wenn die Last größer wird bzw. ansteigt. Deshalb steigt die Temperatur des in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebrachten verbrannten Gases leicht an, und die Kompressionszündungsleistung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird verbessert. Mittlerweile steigt die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C ausreichend an, damit eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist. Als ein Resultat wird eine Verbrennung auf einmal durch die gesamte Verbrennungskammer 4 der nach folgenden Zylinder 2B, 2C so durchgeführt, daß eine langsame Verbrennung, welche nicht zur Arbeit bzw. Leistung beiträgt, vermieden wird und eine Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten wird.
  • Zu beachten ist, daß im speziellen Betriebsmodus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der vorangehenden Zylinder 2A, 2D eingestellt ist, um größer zu werden (weiter zur mageren Seite), wie bzw. wenn die Last abnimmt, und deshalb kann eine Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten werden, ohne die Variations- bzw. Änderungstendenz des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in bezug auf eine Variation bzw. Änderung in der Last umzukehren. Als ein Ergebnis wird eine Regelung bzw. Steuerung erleichtert und stabile Verbrennung kann erhalten werden.
  • Im normalen Betriebsmodus sind, wie oben beschrieben, das erste Auslaßventil 32a und erste Einlaßventil 31a wirksam bzw. operativ gemacht, und das zweite Auslaßventil 32b und zweite Einlaßventil 31b sind bzw. werden gestoppt. Indem man so vorgeht, ist bzw. wird ein im wesentlichen Frischluft- und Gasdurchflußpfad bzw. -weg ausgebildet, wie dies in 7 gezeigt ist, so daß die Einlaßöffnungen 11, 11a und Auslaßöffnungen 12a, 12 jedes Zylinders 2A bis 2D im wesentlichen unabhängig werden. Frischluft wird dann in die Einlaßöffnungen 11, 11a jedes Zylinders 2A bis 2D vom Einlaßdurchtritt 15 eingebracht, und verbranntes Gas von den Auslaßöffnungen 12, 12a von jedem Zylinder 2A bis 2D wird in den Auslaßdurchtritt 20 ausgebracht. In diesem Fall werden die Einlaßluftmenge und Kraftstoffeinspritzmenge so gesteuert bzw. geregelt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich wird oder reicher wird als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wodurch eine Abgabeleistung sichergestellt wird.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, und auf geeignete Weise innerhalb des Umfangs der Patentansprüche modifiziert werden kann. Beispielsweise sind Konfigurationen wie jene, die unten beschrieben sind, möglich.
  • In dieser Ausführungsform ist der Betriebsbereich A1 in 8 als ein Zustand niederer Temperatur eingestellt, in welchem die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C nicht eine geeignete Temperatur für eine Verbrennung durch Kompressionszündung erreichen, und dieser Bereich ist eingestellt, um gemäß der Motorwassertemperatur und dgl. variabel zu sein. Jedoch kann ein Zustand niedriger Temperatur auch in Kombination mit der Einlaßlufttemperatur usw. bestimmt sein bzw. werden. Weiterhin kann, indem Temperaturmeßmittel bereitgestellt werden, um die Temperatur innerhalb der nachfolgenden Zylinder zu messen, oder direkt oder indirekt die Temperatur innerhalb der Zylinder zu messen, ein Zustand niederer Temperatur gemäß dem gemessenen bzw. abgeschätzten Wert bestimmt sein bzw. werden.
  • Ein Einstellen des Überschußluftfaktors λ der vorangehenden Zylinder muß nicht notwendigerweise die in 10 gezeigte Charakteristik aufweisen, sondern kann irgendeine Charakteristik aufweisen, welche nach unten nach rechts abfällt. Eine detailliertere Charakteristik kann auch in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und anderer Zustände bzw. Bedingungen eingestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf einen Mehr-Zylindermotor anders als einen Vier-Zylindermotor, beispielsweise einen Sechs-Zylindermotor, Acht-Zylindermotor, oder größer angewandt werden.
  • Wie oben beschrieben, umfaßt der Regler bzw. Controller der vorliegenden Erfindung eine Verbrennungs-Regel- bzw. Steuereinrichtung, welche einen Gasdurchflußpfad bzw. -weg in einem Zustand einer Verbindung von zwei Zylindern ausbildet, wobei in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl, verbranntes Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Auslaßhub ist, eines Paars von Zylindern ausgebracht ist, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, wie es ist in einen nachfolgenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Einlaßhub ist, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw. wird, und Abgas, welches aus dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, und welche während einer Verbindung der zwei Zylinder bewirkt, daß eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und bewirkt, daß eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder bei einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas durchgeführt wird, wobei in wenigstens einem Teil eines Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, und während eines vorbestimmten Zustands niedriger Temperatur innerhalb des Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, wobei für die Temperatur im Inneren des nachfolgenden Zy linders bestimmt ist bzw. wird, daß sie eine geeignete Temperatur für eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung nicht erreicht hat, eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Fremdzündung mit einem wesentlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist bzw. wird, welches auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und in dem vorangehenden Zylinder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Vergleich zu einem Fall erhöht ist bzw. wird, in welchem eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird. Somit werden eine Verbesserung im thermischen Wirkungsgrad und eine Verringerung im Pumpverlust erhalten, was zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. Die Abgasreinigungsleistung kann auch verbessert werden. Wenn die Verbrennung im nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird, wird eine weitere Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund der raschen Verbrennung erzielt. Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird auch während eines Zustands bzw. einer Bedingung niedriger Temperatur verbessert, in welcher(m) die Temperatur innerhalb des nachfolgenden Zylinders bestimmt ist, nicht eine geeignete Temperatur für eine Kompressionszündung erreicht zu haben, und da dieser Typ eines Zustands niedriger Temperatur rasch bis zu einer Verbrennung durch eine Kompressionszündung fortschreitet, kann eine weitere Gesamtverbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten werden.
  • Zusammenfassend umfaßt ein Regler für fremdgezündete Brennkraftmaschine für eine mehrzylindrige fremdgezündete Brennkraftmaschine, in welcher ein Zyklus, welcher einen Einlaßhub, einen Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslaßhub umfaßt, bei einer vorbestimmten Phasendifferenz in jedem Zylinder durchgeführt wird, eine Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, welche einen Gasströmungspfad in einen Zustand einer Verbindung von zwei Zylindern ausbildet, wobei in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl verbranntes Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Auslaßhub ist, eines Paars von Zylindern ausgebracht ist bzw. wird, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, in einen nachfolgenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Einlaßhub ist, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw. wird, und Abgas, welches aus dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, und welche während der Verbindung der zwei Zylinder bewirkt, daß eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder bei einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas bewirkt, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist, wobei in wenigstens einem Teil eines Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, eine Steuerung bzw. Regelung derart durchgeführt ist bzw. wird, daß eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird, um während eines vorbestimmten Zustands niedriger Temperatur innerhalb des Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, wobei für die Temperatur im Inneren des nachfolgenden Zylinders bestimmt ist bzw. wird, daß sie nicht eine geeignete Temperatur für eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung erreicht hat, eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Fremd- bzw. Funkenzündung durchgeführt ist bzw. wird, wobei das wesentliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist bzw. wird, und in dem vorangehenden Zylinder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Vergleich mit einem Fall erhöht ist, in welchem eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist bzw. wird.
  • Gemäß diesem Aufbau wird in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl eine Verbrennung im vorangehenden Zylinder bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt, welches Überschußluft aufweist, und mittels dieser mageren Verbrennung wird der thermische Wirkungsgrad erhöht und der Pumpverlust verringert, was zu einer großen Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. Im nachfolgenden Zylinder wird eine Verbrennung durch Zuführen von zusätzlichem Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas durchgeführt, das vom vorangehenden Zylinder eingebracht ist. Die Temperatur des Gases, das vom vorangehenden Zylinder durch den Zwischenzylindergaskanal eingebracht wird, ist hoch, und deshalb wird eine Verdampfung des zusätzlichen Kraftstoffs beschleunigt, wodurch eine günstige Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder erhalten werden kann. Weiterhin wird, indem eine Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder durchgeführt wird, die Menge an erzeugtem NOx auf ein vergleichsweise niedriges Niveau unterdrückt, und durch Einbringen von verbranntem Gas vom vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder kann ein ähnlicher Zustand zu dem erhalten werden, wenn eine große Menge an EGR durchgeführt wird, wodurch eine NOx Erzeugung ausreichend unterdrückt wird und Abgasreinigung herbeigeführt bzw. beschleunigt wird. Wenn eine Kompressionszündung im nachfolgenden Zylinder durchgeführt wird, wird eine Verbrennung auf einmal durch die gesamte Verbrennungskammer hindurch durchgeführt, wodurch eine langsame Verbrennung vermieden wird, welche nicht zur Arbeit bzw. Leistung beiträgt und eine große Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten wird.
  • Wenn eine Verbrennung durch Fremd- bzw. Funkenzündung während eines Zustands niedriger Temperatur durchgeführt wird, in welchem es bestimmt ist bzw. wird, daß die Temperatur innerhalb des nachfolgenden Zylinders nicht eine geeignete Temperatur für eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung erreicht hat, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder (hin zur mageren Seite) erhöht, und mittels dieser mageren Verbrennung wird der thermische Wirkungsgrad verbessert. Im nachfolgenden Zylinder ist ein wesentliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (in dieser Beschreibung bezieht sich dies auf ein Verhältnis von Frischluft und Kraftstoff entsprechend dem Verhältnis von Sauerstoff und Kraftstoff während einer Verbrennung im nachfolgenden Zylinder) auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Mit anderen Worten ist, wenn die Einlaßluftmenge konstant ist, dann die Gesamtmenge an Kraftstoff, die dem vorangehenden Zylinder und dem nachfolgenden Zylinder zugeführt wird, konstant (das Verhältnis der Einlaßluftmenge und der Gesamtkraftstoffmenge ist das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Deshalb nimmt die Menge an Kraftstoff, die dem nachfolgenden Zylinder zugeführt wird, um die Menge einer Zunahme im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu, die durch ein Verringern der Menge an Kraftstoff verursacht ist, die dem vorangehenden Zylinder zugeführt wird. Das Einlaßgas des nachfolgenden Zylinders ist das verbrannte Gas hoher Temperatur, das vom vorangehenden Zylinder eingebracht ist, das die Verdampfung des Kraftstoffs herbeiführt bzw. beschleunigt, und somit wird eine Verbrennbarkeit verbessert und ein Pumpverlust ist sogar niedriger als im vorangehenden Zylinder. Durch ein Erhöhen des Verhältnisses von Kraftstoff, der im nachfolgenden Zylinder verbrannt wird, kann eine weitere Gesamtverbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt werden. Weiterhin steigt durch ein Erhöhen der Menge an Kraftstoff, die dem nachfolgenden Zylinder zugeführt wird, die Temperatur innerhalb des Zylinders rasch an, was ein rasches Fortschreiten bis zu einer Verbrennung durch Kompressionszündung ermöglicht, und somit kann eine größere Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten werden.
  • Im oben erwähnten Regler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine ist bzw. wird während des oben erwähnten vorbestimmten Zustands niedriger Temperatur das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders so eingestellt, daß der Überschußluftfaktor drei oder mehr erreicht, und zu diesem Zeitpunkt wird eine Verbrennung einer geschichteten Beladung im vorangehenden Zylinder durchgeführt.
  • Indem man so vorgeht, wird eine Kraftstoffmenge von einem Drittel oder weniger der gesamten Kraftstoffmenge dem vorangehenden Zylinder zugeführt, und zwei Drittel oder mehr der gesamten Kraftstoffmenge werden dem nachfolgenden Zylinder zugeführt. Durch ein Einstellen des Überschußluftfaktors im vorangehenden Zylinder auf drei oder mehr, so daß ein äußerst mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis von beispielsweise ungefähr 50 erhalten wird, kann der thermische Wirkungsgrad außerordentlich verbessert werden, und eine eindrucksvolle Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann erhalten werden. Im nachfolgenden Zylinder wird die Kraftstoffeinspritzungsmenge um wenigstens 30% im Vergleich zu einem Fall erhöht, in welchem beispielsweise eine Hälfte der gesamten Kraftstoffmenge dazu zugeführt wird. Dies trägt außerordentlich zu Verbesserungen in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei und ermöglicht auch, daß die Temperatur innerhalb des Zylinders rasch erhöht wird.
  • Zu beachten ist, daß, obwohl ein derartiges äußerst mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder eingestellt ist, eine Verbrennung geschichteter Beladung so durchgeführt wird, daß die Kraftstoff konzentration am Umfang der Zündkerze während einer Zündung ansteigt, und deshalb eine stabile Verbrennung erhalten werden kann.
  • Außerdem ist im Regler für fremdgezündete Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Bereich niedriger Last innerhalb des Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im vorangehenden Zylinder vorzugsweise eingestellt, um relativ zu dem in einem Betriebsbereich auf der Seite höherer Last zuzunehmen.
  • Außerdem ist im Betriebsbereich, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders vorzugsweise eingestellt, um zuzunehmen, wie bzw. wenn die Last abnimmt.
  • Deshalb ist im Bereich niedriger Last das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders eingestellt, um zuzunehmen, oder mit anderen Worten sich hin zur mageren Seite zu bewegen, wie die Last sogar weiter abnimmt. Als eine Folge werden die Wirkungen bzw. Effekte erhalten, ohne den Variations- bzw. Änderungstrend des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in bezug auf eine Variation bzw. Änderung in der Last umzukehren, wodurch eine Regelung bzw. Steuerung erleichtert und eine stabile Verbrennung ermöglicht wird. Wie bzw. wenn die Last ansteigt, bewegt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders hin zur reichen Seite, wobei dies bewirkt, daß die Temperatur des verbrannten Gases, das in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, ansteigt, und als ein Ergebnis kann die Kompressionszündungsleistung in dem nachfolgenden Zylinder verbessert werden.
  • Außerdem wird in dem Regler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine eine Regelung bzw. Steuerung in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Zustand niedriger Temperatur durchgeführt, wenn die Motordrehzahl bei oder in der Nähe einer Leerlaufdrehzahl ist.
  • Indem man so vorgeht, werden Fehlzündungen verhindert und eine stabile Verbrennung wird sogar in einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl bei oder in der Nähe einer Leerlaufdrehzahl erhalten. Außerdem kann eine große Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten werden, während die Temperatur innerhalb des nachfolgenden Zylinders rasch ansteigt.
  • 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 sein werden. Deshalb sollten, außer derartige Änderungen und Modifikationen weichen vom Umfang der vor liegenden Erfindung ab, die nachstehend definiert ist, sie als darin enthalten aufgefaßt werden.

Claims (5)

  1. Regler bzw. Steuereinrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine bzw. Ottomotor, welcher für eine mehrzylindrige fremdgezündete Brennkraftmaschine bzw. Mehrzylinder-Funkenzündung-Brennkraftmaschine bzw. Ottomotor verwendet ist bzw. wird, welche einen Viertaktzyklus durchführt, bestehend aus einem Einlaßhub, einem Kompressionshub, einem Expansionshub und einem Auslaßhub bei einer vorbestimmten Phasendifferenz in jedem Zylinder, wobei ein Gasfluß- bzw. -strömungspfad bzw. -weg in einen Zustand einer Verbindung von zwei Zylindern ausgebildet ist, wo in wenigstens einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl, welche durch eine Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung festgestellt ist, verbranntes Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Auslaßhub ist, eines Paars von Zylindern ausgebracht ist, welche einen überlappenden Auslaßhub und Einlaßhub aufweisen, in einen nachfolgenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Einlaßhub ist, durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist, und Abgas, welches aus dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist, zu einem Auslaßdurchtritt geführt ist, wobei der Regler für die fremdgezündete Brennkraftmaschine gekennzeichnet ist durch: die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung (41) zum Bestimmen eines Motorbetriebszustands basierend auf einer Motordrehzahl und einer Motorlast; Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuermittel (43) zum Regeln bzw. Steuern einer Luftmenge, welche zu dem vorangehenden Zylinder zuzuführen ist, in einer derartigen Weise, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Kraftstoffmenge, welche sowohl für den vorangehenden als auch für den nachfolgenden Zylinder erforderlich ist, ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den beiden Zylindern in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder wird; und eine Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), beinhaltend: Kraftstoffeinspritzmittel (45) zum Einspritzen von Kraftstoff zu einem bestimmten Zeitpunkt, in welchen eine Kraftstoffmenge, welche sowohl zu dem vorangehenden als auch zu dem nachfolgenden Zylinder eingespritzt ist bzw. wird, in Übereinstimmung mit einem erforderlichen Drehmoment in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder bestimmt ist bzw. wird; und eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) zum Regeln bzw. Steuern eines Zündzeitpunkts; wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), welche während der Verbindung der zwei Zylinder bewirkt, daß eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder bei einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas bewirkt, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist, wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) eine Regelung bzw. Steuerung derart durchführt, daß wenigstens in einem Teil eines Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist bzw. wird, und wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) in einem Bereich niedriger Last unter dem Betriebsbereich, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (45) und die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) derart regelt bzw. steuert, daß ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders derart eingestellt ist, daß ein Überschußluftverhältnis des vorangehenden Zylinders drei oder mehr als drei wird und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Funken- bzw. Fremdzündung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist bzw. wird, welches gleich einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  2. Regler für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Kraftstoffmenge, welche in die beiden Zylinder eingespritzt ist, welche aus dem vor angehenden Zylinder und dem nachfolgenden Zylinder bestehen, derart eingestellt bzw. festgelegt ist, daß eine zugeführte Kraftstoffmenge zu dem vorangehenden Zylinder 1/3 oder weniger als 1/3 ist und eine zugeführte Kraftstoffmenge zu dem nachfolgenden Zylinder 2/3 oder mehr als 2/3 gegenüber der Gesamtmenge des in die beiden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs ist, und zu diesem Zeitpunkt eine Verbrennung einer geschichteten Beladung in dem vorangehenden Zylinder in einem Betriebsbereich niedriger Last innerhalb des Betriebsbereichs durchgeführt ist, wo die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist.
  3. Regler für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Bereich niedriger Last innerhalb des Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge in dem vorangehenden Zylinder eingestellt ist, um anzusteigen, wenn die Motorlast ansteigt.
  4. Regler für fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in dem Bereich niedriger Last innerhalb des Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, der Kraftstoff zu dem vorangehenden Zylinder im Kompressionshub eingespritzt ist bzw. wird und der Kraftstoff zu dem nachfolgenden Zylinder im Expansionshub eingespritzt ist bzw. wird.
  5. Fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bzw. Ottomotor, umfassend: Zylinder, von welchen jeder 4 Zyklen, bestehend aus einem Einlaßhub, einem Kompressionshub, einem Expansionshub und einem Auslaßhub bei einer vorbestimmten Phasendifferenz in jedem Zylinder durchführt; einen Gasfluß- bzw. -strömungsweg bzw. -pfad, welcher in einem Zustand einer Verbindung von zwei Zylindern ausgebildet ist: beinhaltend einen Zwischenzylinder-Gaskanal und einen Auslaßdurchtritt, so daß wenigstens in einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl, welcher durch eine Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung bestimmt ist, verbranntes Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder, welcher ein Zylinder in dem Auslaßhub ist, eines Paars von Zylindern ausgebracht ist bzw. wird, welche einen überlappenden Auslaßhub und Ein laßhub aufweisen, in einen nachfolgenden Zylinder, welcher ein Zylinder auf der Seite des Einlaßhubs ist, durch den Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist, und ein Auspuff- bzw. Auslaßgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist bzw. wird, zu dem Auslaßdurchtritt geführt ist; wobei diese Brennkraftmaschine gekennzeichnet ist durch einen Regler bzw. eine Steuereinrichtung der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, beinhaltend: die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung (41) zum Bestimmen eines Motorbetriebszustands basierend auf einer Motordrehzahl und einer Motorlast; Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuermittel (43) zum Regeln bzw. Steuern einer Luftmenge, welche zu dem vorangehenden Zylinder zuzuführen ist, in einer derartigen Weise, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf der Kraftstoffmenge, welche sowohl für den vorangehenden als auch für den nachfolgenden Zylinder erforderlich ist, ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den beiden Zylindern in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder wird; und eine Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), beinhaltend: Kraftstoffeinspritzmittel (45) zum Einspritzen von Kraftstoff zu einem bestimmten Zeitpunkt, in welchen eine Kraftstoffmenge, welche sowohl zu dem vorangehenden als auch zu dem nachfolgenden Zylinder eingespritzt ist bzw. wird, in Übereinstimmung mit einem erforderlichen Drehmoment in dem Zustand einer Verbindung der zwei Zylinder bestimmt ist bzw. wird; und eine Zündungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) zum Regeln bzw. Steuern eines Zündzeitpunkts; wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44), welche während der Verbindung der zwei Zylinder bewirkt, daß eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein vorbestimmtes Ausmaß ist, und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder bei einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein Zuführen von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas bewirkt, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist, wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) eine Regelung bzw. Steuerung derart durchführt, daß wenigstens in einem Teil eines Betriebsbereichs, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist bzw. wird, und wobei die Verbrennungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (44) in einem Bereich bzw. einer Region niedriger Last unter dem Betriebsbereich, in welchem die Verbindung der zwei Zylinder eingestellt ist, die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (45) und die Einspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (46) derart regelt bzw. steuert, daß ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vorangehenden Zylinders derart eingestellt ist, daß ein Überschußluftverhältnis des vorangehenden Zylinders drei oder mehr als drei wird und eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Funken- bzw. Fremdzündung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist bzw. wird, welches gleich einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
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