DE69721087T2 - Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung - Google Patents

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Hiromitsu Okazaki-shi Ando
Katsuhiko Funai-gun Miyamoto
Mikiji Kurashiki-shi Watanabe
Hiroyuki Nishikyo-ku Tanaka
Hideyuki Nagoya-shi Oda
Kenji Kyoto-shi Goto
Kazuchika Anjo-shi Tashima
Hiroki Hoi-gun Tamura
Hitoshi Okazaki-shi Kamura
Atsuyoshi Kojima
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung, der Kraftstoff während seines Kompressionshubes einspritzen kann, um eine geschichtete Verbrennung durchzuführen, und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung, der als Kraftfahrzeugmotor verwendet werden kann.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In letzter Zeit ist ein Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung im praktischen Einsatz, der eine Funkenzündung durchführt, indem eine Zündkerze verwendet wird, und Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt. Ein solcher Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung kann sowohl seinen Kraftstoffverbrauch als auch seine Ausgangsleistung verbessern, indem seine charakteristischen Merkmale verwendet werden, dass sein Einspritzzeitpunkt frei eingestellt werden kann und dass der Zustand der Bildung des Luft-/Kraftstoffgemisches frei geregelt werden kann.
  • Durch Einspritzung von Kraftstoff in einem Kompressionshub kann ein Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung aufgrund der geschichteten Verbrennung einen Betrieb (Ultramager-Verbrennungsbetrieb) in einem Zustand durchführen, in dem der Kraftstoff ziemlich mager ist (d. h. in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis viel höher ist als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis), und ist mit einem Ultraleicht-Betriebsmodus (komprimierter Magerbetriebsmodus) als ein Verbrennungsmodus ausgestattet, wodurch es ermöglicht wird, das Kraftstoffverbrauchsverhältnis stark zu verbessern.
  • Auf der anderen Seite kann er natürlich einen Vormischungs-Verbrennungsbetrieb hauptsächlich durch Einspritzung von Kraftstoff während eines Einlasshubes durchführen. In diesem Fall kann durch direkte Einspritzung von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer (innerhalb eines Zylinders) der meiste eingespritzte Kraftstoff innerhalb seines Verbrennungszyklus verbrannt werden, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Ausgangsleistung beiträgt.
  • Es ist außerdem möglich, in einem solchen Vormischungs-Verbrennungsbetrieb als Verbrennungsmodi einen Magerbetriebsmodus (Einlass-Magerbetriebsmodus) für eine Durchführung eines Betriebs in einem Zustand, in dem der Kraftstoff mager ist (d.h. in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis höher ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis), jedoch fetter als das in dem Ultraleichtmodus, einen stöchiometrischen Betriebsmodus (stöchiometrischen Regelbetriebsmodus) für eine Durchführung einer Regelung auf der Basis einer Information von einem O2-Sensor oder dergleichen, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer wird als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und einen angereicherten Betriebsmodus (Open-Loop-Modus) zu setzen, um einen Betrieb in einem Zustand durchzuführen, in dem der Kraftstoff fett ist (d. h. in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis).
  • Dann wird aus diesen verschiedenen Arten von Betriebsmodi ein geeigneter Modus gewählt, der einem Betriebszustand des Motors entspricht, d. h. dem Zustand der Motordrehzahl und der Last, um den Motor zu steuern.
  • Wenn die für den Motor erforderliche Ausgangsleistung gering ist, d. h. wenn sowohl die Motordrehzahl und die Last gering sind, wird im Allgemeinen der komprimierte Magermodus gewählt, um das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu verbessern, und wenn von dort aus die Motordrehzahl und die Motorlast erhöht werden, werden nacheinander der Einlass-Magerbetriebsmodus, der stöchiometrische Betriebsmodus und der angereicherte Betriebsmodus gewählt.
  • Wie es in 14(B) gezeigt ist, werden im Allgemeinen eine Selbstzündung des Kraftstoffes und ein Klopfen des Motors immer wahrscheinlicher, je höher die Temperatur oder der Druck in der Verbrennungskammer ist, wodurch die Verbesserung in dem Kompressionsverhältnis vom Standpunkt der Beseitigung des Klopfens aus gesehen begrenzt wird. Bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung kann ein Klopfen dahingegen kaum auftreten, da die in die Verbrennungskammer eingeführte Luft durch Einspritzung des Kraftstoffes aus einer früheren Stufe eines Einlasshubes gekühlt wird, wodurch das Kompressionsverhältnis höher eingestellt werden kann.
  • Auf der anderen Seite hat sich herausgestellt, dass, wenn das Kompressionsverhältnis bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung höhergesetzt wird, ein Klopfen nur für einen kurzen Zeitabschnitt nach dem Starten auftritt, insbesondere wenn ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe (AT-Auto) ausgestattet ist. Wenn Benzin als Kraftstoff verwendet wird, ist dieses Phänomen mehr bei einem Benzin mit einer geringeren Oktanzahl (Normalbenzin) bemerkbar, als bei einem mit einer hohen Oktanzahl (Superbenzin).
  • Es wird angenommen, dass ein Klopfen bei einem AT-Auto beim Starten aufgrund einer geringen Drehzahl und eines hohen Lastzustands auftritt, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird.
  • Wie es in 15 gezeigt ist, erhöht sich beim Starten des AT-Autos, wenn ein Gaspedal in einem Leerlaufzustand betätigt wird, die Ansaugluftmenge drastisch, ansprechend auf einen schnellen Anstieg des Drosselöffnungswinkels, wodurch die Motorlast dramatisch erhöht wird. Die Motordrehzahl steigt jedoch dahingehend langsamer an als die Motorlast, wodurch zeitweilig ein Niedrigdrehzahl- und Hochlastzustand geschaffen wird (siehe Bereich LH in 15), auch wenn nur für einen kurzen Zeitabschnitt.
  • Wenn der Motor mit einer niedrigen Drehzahl unter hoher Last arbeitet, wird der stöchiometrische Betriebsmodus oder der angereicherte Betriebsmodus angenommen, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (in der Größenordnung von 12 bis 18) erreicht, bei dem ein Klopfen wahrscheinlich ist, wie es in 14(A) gezeigt ist. Während eine große Menge an Kraftstoff in die Verbrennungskammer von der ersten Hälfte des Einlasshubes aus eingespritzt wird, wird außerdem in diesem Betriebsmodus ein Niedrigdrehzahlzustand zeitweilig, wie oben erwähnt, erzeugt, wodurch es lange dauert, dass der eingespritzte Kraftstoff zerstäubt wird, weshalb er sich leicht entzünden kann. Folglich ist es sehr leicht möglich, dass ein Klopfen in dem Niedrigdrehzahl- und Hochlastzustand auftreten kann.
  • Bei einem Fahrzeug, das mit einem Schaltgetriebe ausgestattet ist (MT-Auto), tritt ein Klopfen beim Starten weniger häufig auf als bei dem AT-Auto, da die Motordrehzahl während einer Verzögerung beim Kupplungsbetrieb ansteigt.
  • Als Mittel gegen ein solches Startklopfen kann der Zündzeitpunkt zurückgenommen werden. Die Zurücknahmeregelung ist jedoch begrenzt, um ein Startdrehmoment sicherzustellen, weshalb es schwierig ist, ein Auftreten eines Startklopfens ausreichend zu verhindern.
  • Daher wird als Mittel gegen ein Startklopfen außerdem beispielsweise vorgeschlagen, eine Leerlaufdrehzahl in dem D-Bereich des AT-Autos höher einzustellen, um das Ausmaß der Verringerung der Drehzahl beim Starten zu unterdrücken und das Startdrehmoment sicherzustellen.
  • Wenn die Leerlaufdrehzahl höhergesetzt wird, verschlechtert sich jedoch konsequenterweise das Kraftstoffverbrauchsverhältnis.
  • Ein Beispiel von Arten zur Verhinderung eines Klopfens bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. HEI 7-189767 offenbart. Bei dieser Technik wird Kraftstoff mehrere Male eingespritzt, so dass ein gleichförmiges Luft-/Kraftstoffgemisch bei einer früheren Einspritzung gebildet wird, und ein Zündfunken wird bei einer späteren Einspritzung in der Nähe eines Zündzeitpunkts erzeugt, wodurch das gleichmäßige Luft-/Kraftstoffgemisch, das bei der früheren Einspritzung gebildet wurde, schnell verbrannt wird, um das Klopfen zu verhindern.
  • Diese Technik soll die Fumigation benützen, die eines der klopfverhindernden Verfahren bei Dieselmotoren ist. Fumigation bezieht sich auf eine Technik, bei der bei einem Einlasshub bei einem Dieselmotor zerstäubter oder verdampfter Kraftstoff mit der Ansaugluft in einem Ausmaß vermischt wird, dass das Luft-/Kraftstoffgemisch keine Selbstzündung verursacht, wodurch die Zurücknahme der Zündung durch eine Vorflammreaktion während eines Kompressionshubes reduziert wird, wodurch ein Klopfen verhindert wird.
  • Um eine Fumigation bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung durchzuführen, kann beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung (frühere Einspritzung) bei einem Einlasshub durchgeführt werden, wobei verhindert wird, dass der so eingespritzte Kraftstoff sich selbst entzündet, und die Zündung kann bewirkt werden, nachdem die Kraftstoffeinspritzung bei einem Kompressionshub durchgeführt wurde. Hier ist es wichtig, dass der Kraftstoff in der früheren Einspritzung davon abgehalten wird, sich selbst zu entzünden. Bei der oben erwähnten Veröffentlichung fehlt jedoch eine spezielle Offenbarung, wie verhindert wird, dass sich der früher eingespritzte Kraftstoff selbst entzündet. Vielmehr ist offenbart, dass die Menge des früher eingespritzten Kraftstoffs größer gesetzt wird, wodurch eine Selbstentzündung des früher eingespritzten Kraftstoffs wahrscheinlich ist, weshalb ein Klopfen nicht sicher verhindert werden kann.
  • Während eine Fumigation zur Verhinderung von Klopfen wirksam ist und die Ausgangsleistung erhöht, hat sie den Nachteil, dass sie die Menge an HC (Kohlenwasserstoff) in dem Abgas erhöht, was zu problematischem Abgasgeruch bei Dieselmotoren führen kann. In den Fällen, in denen die Antiklopftechnik auf der Basis der Fumigation bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung verwendet wird, ist es, obwohl angenommen werden kann, dass seine Vorteile verwendet werden können, ohne so viele Probleme hinsichtlich des Abgasgeruches zu liefern, bei einer solchen Technik erforderlich, dass sie bei einer geeigneten Bedingung hinsichtlich der Gesamtleistung des Motors verwendet wird. Die oben erwähnte Veröffentlichung offenbart diesen Punkt nicht vollkommen, so dass Probleme hinsichtlich einer solchen Regelbedingung zur Verhinderung von Klopfen verbleiben.
  • In der EP 0 491 381 A2 ist ein Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung offenbart, der ein Kraftstoffeinspritzventil für ein direktes Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer aufweist. Das Einspritzventil spritzt Kraftstoff während eines Kompressionshubes in einem bestimmten Betriebsbereich bei mittlerer oder hoher Last ein, um eine Verbrennung durchzuführen. Außerdem ist eine Regeleinrichtung vorgesehen, die das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass vor der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubes Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während eines Einlasshubes eingespritzt wird. Je höher die Last ansteigt, desto größer ist die Menge des während des Einlasshubes eingespritzten Kraftstoffes, während sich die während des Kompressionshubes einzuspritzende Kraftstoffmenge nicht ändert. Deshalb ist es zur Vermeidung eines Klopfens bei einer Umgebung mit hoher Last erforderlich, die Kraftstoffmenge während des Einlasshubes zu reduzieren. Auf andere Weise kann eine adäquate Motorausgangsleistung nicht realisiert werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Im Hinblick auf die zuvor erwähnten Probleme besteht das Ziel der Erfindung darin, eine Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung zu schaffen, die das Verdichtungsverhältnis verbessern kann, um ein Klopfen zum Zeitpunkt eines Startens oder dgl. zu verhindern, ohne die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen und ohne ungünstige Auswirkungen zu er erzeugen, die durch die Verhinderung des Klopfens verursacht werden, während sie eine ausreichende Ausgangsleistung liefern kann.
  • Dieses Ziel wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.
  • Bei dieser Ausbildung wird der Kraftstoff während einer geschichteten Verbrennung vor der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubes während eines Einlasshubes durch das Kraftstoffeinspritzventil in einer solchen Menge eingespritzt, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzündet. Wenn die geschichtete Verbrennung bei der Zündung nach der Kraftstoff einspritzung während des Kompressionshubes durchgeführt wird, hat der während des Kompressionshubes eingespritzte Kraftstoff nicht genügend Zeit, mit einer Klopfreaktion weiterzumachen, so dass er sich nicht selbst entzünden kann. Der während des Einlasshubes eingespritzte Kraftstoff entzündet sich natürlich ebenfalls nicht, weshalb ein Klopfen bei einem solchen Verbrennungszustand verhindert werden kann, d. h. beim speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last.
  • In dem Prozess, in dem eine geschichtete Verbrennung des beim Kompressionshub eingespritzten Kraftstoffes stattfindet, wird das Luft-/Kraftstoffgemisch, das den während des vorhergehenden Einlasshubes eingespritzten Kraftstoff enthält, verbrannt und trägt zur Verbrennung des nicht verbrannten Teils des Kraftstoffes bei, der während des Kompressionshubes eingespritzt wurde, und daher zur Erhöhung der Ausgangsleistung des Motors und zur Reinigung des Abgases.
  • In dem Fall, in dem der spezielle Betriebszustand eine Motordrehzahl ist, die geringer ist als eine vorherbestimmte Motordrehzahl, ist es beispielsweise außerdem möglich, einen Klopfgrenzen-Ausgangsleistungsbereich zu verbreitern, indem ein für ein Starten ohne Klopfen erforderliches Drehmoment sichergestellt wird, wodurch eine erforderliche Ausgangsleistung bei einem plötzlichen Starten oder dergleichen ohne Klopfen sichergestellt werden kann, wodurch ein Beschleunigungsgefühl verbessert werden kann. Da das Startdrehmoment vollkommen sichergestellt wird, kann auch die Leerlaufdrehzahl gering eingestellt werden, weshalb das Kraftstoffverbrauchsverhältnis beim Leerlauf verbessert werden kann.
  • In diesem Fall ist der spezielle Betriebszustand vorzugsweise eine Motordrehzahl, die geringer ist als eine vorbestimmte Motordrehzahl (z. B. 2500 UpM). Der Betriebsbereich beim Starten, d. h. der Klopfgrenzen-Ausgangsbereich, in dem ein für das Starten erforderliches Drehmoment ohne Klopfen sichergestellt wird, kann daher insbesondere erweitert werden. Für den Fall, dass in einem Maße auf das Gaspedal gestiegen wird, das einem voll offenen Zustand entspricht, kann somit eine erforderlichen Ausgangsleistung ohne Klopfen sichergestellt werden, weshalb das Beschleunigungsgefühl verbessert werden kann. Da das Startdrehmoment vollkommen sichergestellt wird, kann auch die Leerlaufdrehzahl gering eingestellt werden, weshalb das Kraftstoffverbrauchsverhältnis beim Leerlauf verbessert werden kann.
  • Obwohl die Kraftstoffeinspritzung einmal in dem Einlasshub durchgeführt werden kann, kann sie auch mehrere Male in dem Fall durchgeführt werden, in dem der Kraftstoff nicht bei einer Einspritzung vollkommen oder geeignet hinsichtlich des Verhaltens des Kraftstoffeinspritzventils eingespritzt werden kann.
  • Da Kraftstoff hauptsächlich während des Kompressionshubes unter einer geringen Last eingespritzt wird, um eine geschichtete Verbrennung durchzuführen, wohingegen Kraftstoff hauptsächlich während des Einlasshubes bei einer mittleren und hohen Last außer in dem speziellen Betriebsbereich eingespritzt wird, um eine Vormischungsverbrennung zu führen, kann dem Betriebszustand entsprechend eine optimale Verbrennung realisiert werden, wodurch das Kraftstoffverbrauchsverhältnis und die Ausgangsleistung des Motors verbessert werden können.
  • Vorzugsweise treibt und regelt die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so , dass in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last eine im Wesentlichen konstante Kraftstoffmenge während des Einlasshubes eingespritzt wird, wohingegen während des Kompressionshubes eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die im Wesentlichen proportional zu einem Lastzustand ist.
  • Bei dieser Ausbildung wird in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer und hoher Last eine im Wesentlichen konstante Kraftstoffmenge während des Einlasshubes eingespritzt, wohingegen in dem Kompressionshub eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die im Wesentlichen proportional zu einem Lastzustand ist, wodurch durch eine sehr einfache Regelung eine für den Betriebszustand geeignete Verbrennung realisiert werden kann, wodurch das Kraftstoffverbrauchsverhältnis und die Ausgangsleistung des Motors verbessert werden können.
  • Vorzugsweise treibt die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so an und regelt es so, dass in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last Kraftstoff während des Einlasshubes in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis in der Größenordnung von 30 bis 60 bis 60 liegt, wohingegen Kraftstoff während des Kompressionshubs in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass das gesamte Luft/Kraftstoffverhältnis fetter wird, als ein stochiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis.
  • Bei dieser Ausbildung wird in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last Kraftstoff in dem Einlasshub in einer solchen Menge eingespritzt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis in der Größenordnung von 30 bis 60 liegt, wohingegen der Kraftstoff in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass ein Gesamt-Luft/Kraftstoffverhältnis fetter wird, als ein stocheometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis, wodurch die Ausgangsleistung deutlich verbessert werden kann, während ein Klopfen sicher verhindert wird.
  • In diesem Fall beträgt das gesamte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ungefähr 12.
  • Außerdem beträgt die Kraftstoffeinspritzmenge während des Kompressionshubes vorzugsweise in der Größenordnung von 60% bis 90% bezüglich der Gesamt-Kraftstoffeinspritzmenge.
  • Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor ein Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, wobei jeder Zylinder mit dem Kraftstoffeinspritzventil versehen ist. Die Regeleinrichtung regelt das Kraftstoffeinspritzventil so, dass ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines Zylinders während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last nicht einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines anderen Zylinders während des Kompressionshubes überlappt.
  • Da bei dieser Ausbildung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines Zylinders während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last so gesetzt ist, dass er keinen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines anderen Zylinders während des Kompressionshubes überlappt, kann die Anforderung an ein Antriebssystem (Antrieb der Einspritzeinrichtung) des Kraftstoffeinspritzventils vermindert werden, weshalb es nicht erforderlich ist, dass der Antrieb für die Einspritzeinrichtung als getrennter Kreis für jedes Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen ist, weshalb die Kosten verringert werden können.
  • Vorzugsweise ist der spezielle Betriebsbereich ein Betriebsbereich, in dem die Temperatur des Motors wenigstens eine vorherbestimmte Temperatur ist und die Motordrehzahl nicht höher ist als eine vorherbestimmte Drehzahl.
  • Da bei dieser Ausbildung der spezielle Betriebsbereich auf einen Betriebsbereich gesetzt ist, in dem die Temperatur des Motors wenigstens eine vorherbestimmte Temperatur beträgt und die Motordrehzahl nicht höher ist als eine vorherbestimmte Drehzahl, kann die für den erforderlichen Betriebszustand optimale Verbrennung gewählt werden, wodurch die Ausgangsleistung und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis verbessert werden können.
  • Insbesondere beim Starten kann ohne Klopfen ein für das Starten erforderliches Drehmoment sichergestellt werden, wodurch ohne Klopfen die erforderliche Ausgangsleistung sichergestellt werden kann, wodurch es möglich ist, das Beschleunigungsgefühl zu verbes sern. Da das Startdrehmoment vollkommen sichergestellt werden kann, kann außerdem die Leerlaufdrehzahl gering eingestellt werden, wodurch das Kraftstoffverbrauchsverhältnis beim Leerlauf verbessert werden kann.
  • Vorzugsweise umfasst der Motor außerdem eine Erfassungseinrichtung für die Kraftstoffeigenschaft, und die Regeleinrichtung korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last entsprechend einem Ergebnis, das durch die Erfassungseinrichtung für die Kraftstoffeigenschaft erfasst wurde.
  • Da bei dieser Ausbildung die Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last, die durch die Regeleinrichtung bewirkt wurde, entsprechend einem Ergebnis korrigiert wird, das durch die Erfassungseinrichtung für die Kraftstoffeigenschaft erfasst wurde, kann ein Auftreten von Klopfen entsprechend der bestimmten Kraftstoffeigenschaft verhindert werden, und es kann eine größere Ausgangsleistung erhalten werden, wodurch es ebenfalls möglich ist, das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfasst der Motor außerdem eine Zündzeitpunkts-Regeleinrichtung zur Regelung des Zündzeitpunkts des Motors, wobei die Regeleinrichtung eine Moduswahleinrichtung aufweist, die einen Modus für eine geschichtete Verbrennung wählt, um das Kraftstoffeinspritzventil so zu regeln, dass, wenn sich der Betriebszustand in dem Niedriglastbereich befindet, Kraftstoff während des Kompressionshubes eingespritzt wird, einen Modus für eine teilweise geschichtete Verbrennung wählt, um das Kraftstoffeinspritzventil so zu regeln, dass, wenn sich der Betriebszustand in dem speziellen Betriebsbereich befindet, Kraftstoff während des Einlasshubes vor der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubes in einer solche Menge eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzünden kann, und ein Modus für eine Vormischungsverbrennung gewählt wird, indem das Kraftstoffeinspritzventil so geregelt wird, dass, wenn sich der Betriebszustand weder in dem Niedriglastbereich noch in dem speziellen Betriebsbereich befindet, Kraftstoff während des Einlasshubes eingespritzt wird, um den Motor zu betreiben, wobei, wenn die Moduswahleinrichtung zwischen dem Modus für die teilweise geschichtete Verbrennung und einem anderen Betriebsmodus wählt als den Modus für die teilweise geschichtete Verbrennung, die Zündzeitpunkt-Regeleinrichtung den Zündzeitpunkt wenigstens so lange, bis der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils von dem Verbrennungsmodus vor dem Schalten auf den Verbrennungsmodus nach dem Schalten umgeschaltet ist, konform zu dem Verbrennungsmodus vor dem Schalten hält, um die Regelung zu bewirken.
  • Da bei dieser Ausbildung die Teilkraftstoffeinspritzung in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last durchgeführt wird, werden Vorteile, wie eine Verhinderung von Klopfen, eine Erhöhung der Ausgangsleistung und ein Beitrag zur Reinigung des Abgases erhalten, während beim Starten für den Fall, dass der spezielle Betriebszustand eine geringe Motordrehzahl ist, sogar bei einem plötzlichen Starten eine erforderliche Ausgangsleistung ohne Klopfen sichergestellt werden kann, wodurch ein Beschleunigungsgefühl verbessert werden kann, und ein ausreichendes Startmoment sichergestellt werden kann, weshalb die Leerlaufdrehzahl gering eingestellt werden kann, wodurch das Kraftstoffverbrauchsverhältnis beim Leerlauf verbessert werden kann.
  • Wenn die Betriebsmodi des Motors umgeschaltet werden, wird der Zündzeitpunkt genommen, der dem früheren Modus entspricht, bevor die Kraftstoffeinspritzzustände umgeschaltet werden, wodurch die Zündung beim Umschalten der Betriebsmodi mit einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Folglich wird eine Verschlechterung der Verbrennung, die möglicherweise aufgrund des Schaltens der Zündzeitpunkte oder dergleichen beim Schalten der Betriebsmodi auftreten könnte, verhindert, wodurch immer ein optimaler Verbrennungszustand realisiert werden kann.
  • Bei dieser Ausbildung kann in dem Einspritzmodus des Verbrennungsmotors mit Zylindereinspritzung im Kompressionshub eine Verbrennungsstabilität sichergestellt werden, wobei eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses beschleunigt wird, wodurch eine Verbesserung sowohl des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses und der Verbrennungsstabilität als auch der Reinigung des Abgases realisiert werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Ausbildung von Hauptteilen eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Ausbildung des Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
  • 3 ist eine Ansicht (Kennfeld) zur Erläuterung der Betriebsmodi des Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4(A) ist eine Hauptquerschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbrennungsprinzips, das auf einer teilweisen Einspritzung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung basiert, die einen Zustand des Motors beim Kompressionseinspritzzeitpunkt zeigt,
  • 4(B) ist eine Hauptquerschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbrennungsprinzips, das auf einer teilweisen Einspritzung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung basiert, die einen Zustand des Motors bei der späteren Verbrennungsstufe nach der Zündung zeigt,
  • 5(A) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Setzen einer Kompressionshubeinspritzung mit teilweise Einspritzung und seine resultierende Wirkung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um die Beziehung der Kompressionshubeinspritzung und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu zeigen,
  • 5(B) ist ein Diagramm, das das oben erwähnte Beispiel zum Setzen einer Kompressionshubeinspritzung bei teilweiser Einspritzung und ihre resultierende Wirkung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei eine Kennlinie zur Verbesserung der Klopfgrenzenausgangsleistung durch die Teileinspritzung gezeigt ist.
  • 6(A) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel zur Setzung einer Kompressionshubeinspritzung bei Teileinspritzung und ihre sich ergebende Wirkung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um die Beziehung von Kompressionseinspritzung und Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu erläutern.
  • 6(B) ist ein Diagramm, das das oben erwähnte andere Beispiel zum Setzen einer Kompressionshubeinspritzung bei Teileinspritzung und ihre sich ergebende Wirkung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei eine Kennlinie zur Verbesserung der Klopfgrenzen-Ausgangsleistung durch die Teileinspritzung gezeigt ist.
  • 7(A) ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzkennlinie einschließlich einer Teileinspritzung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 7(B) ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzkennlinie einschließlich einer Teileinspritzung bei einem modifizierten Beispiel des Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 8 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Teileinspritzregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Wirkung (Verringerung der Leerlaufdrehzahl), die durch die Teileinspritzung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erreicht wird,
  • 10 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Wirkung (Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses, verursacht durch die Verringerung der Leerlaufdrehzahl), die durch die Teileinspritzung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erreicht wird,
  • 11(A) ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Zündzeitpunktregelung bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Beispiel von Schaltzuständen von einem Teileinspritzmodus in einen Einlasseinspritzmodus gezeigt ist,
  • 11(B) ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Zündzeitpunktsregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Beispiel von Schaltzuständen aus dem Einlasseinspritzmodus in den Teileinspritzmodus gezeigt ist,
  • 12 ist ein Fließdiagramm zur Erläuterung einer Teileinspritzregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 13(A) ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Wirkung der Teileinspritzregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Kennlinie eines Drehmoments (T) bezüglich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) gezeigt ist, wenn ein optimaler Zündzeitpunkt zur Verfügung gestellt wird,
  • 13(B) ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Wirkung der Teileinspritzregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Kennlinie eines Drehmoments (T) bezüglich des Zündzeitpunkts (IG) bei einem optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gezeigt ist,
  • 13(C) ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Wirkung der Teileinspritzregelung bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Kennlinie des Drehmoments (T) bezüglich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) bei einem konstanten Zündzeitpunkt gezeigt ist,
  • 14(A) ist ein Diagramm, das eine typische Klopferzeugungskennlinie (Selbstzündungsgrenze) bezüglich der Luft-/Kraftstoffgemischkonzentration und der Temperatur zeigt,
  • 14(B) ist ein Diagramm, das eine typische Klopferzeugungskennlinie (Selbstzündungsgrenze) bezüglich der Temperatur und des Drucks zeigt, und
  • 15 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Niedrigdrehzahl- und Hochlastzustandes beim Starten des Kraftfahrzeugs, das einen herkömmlichen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung aufweist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei die 1 bis 10 einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen, wohingegen die 11(A) bis 13(C) einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Der Verbrennungsmotor jeder dieser Ausführungsformen dient zum Einbau in ein Kraftfahrzeug.
  • Zunächst wird die Ausbildung des Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung (nachstehend auch als Motor mit Zylindereinspritzung bezeichnet) gemäß der ersten Ausführungsform anhand von 2 erläutert.
  • In 2 sind ein Motorhauptkörper 1, ein Zylinder 1A, ein Kolben 1B, ein Einlasskanal 2, ein Drosselventil-Befestigungsabschnitt 3, ein Luftreiniger 4, eine Bypassleitung (zweite Bypassleitung) 5 und eine zweite Luftbypassleitung 6 gezeigt, die zur Regulierung der Luftmenge geeignet ist, die durch den Bypasskanal 5 strömt. Der Einlasskanal 2 besteht von der stromaufwärtigen Seite aus gesehen nacheinander aus einer Einlassleitung 7, einem Druckspeicher 8 und einem Saugrohr 9, wohingegen der Bypasskanal 5 stromaufwärts des Druckspeichers angeordnet ist. Das Bypassventil 6 wird durch einen Schrittmotor auf einen gewünschten Öffnungswinkel eingestellt, oder sein Öffnungswinkel wird durch ein anforderungsgesteuertes Solenoidventil geregelt.
  • Das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf einen Funktionsabschnitt für eine Leerlaufregelung, der von einem Bypasskanal (erster Bypasskanal) 13 und einem ersten Bypassventil 14 gebildet wird, das als Bypassventil dient. Das erste Luftbypassventil 14 wird beispielsweise von einem nicht gezeigten Schrittmotor angetrieben. Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf ein Drosselventil. Der erste Bypasskanal 13 und der zweite Bypasskanal 5 sind mit dem Einlasskanal 2 mit ihrem stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Ende verbunden, wobei sie den Abschnitt des Einlasskanals 2 umgehen, an dem das Drosselventil 15 angebracht ist.
  • Eine Öffnungs-/Schließregelung sowohl des zweiten Luftbypassventils 6 als auch des ersten Luftbypassventils 14 wird über eine elektronische Steuereinheit (ECU) 16 durchgeführt.
  • Außerdem sind ein Abgaskanal 17 und eine Verbrennungskammer 18 vorgesehen. Öffnungsabschnitte des Einlasskanals 2 und des Auslasskanals 17 bezüglich der Verbrennungskammer 18, d. h. eine Einlassöffnung 2A und eine Auslassöffnung 17A, sind mit einem Einlassventil 19 bzw. einem Auslassventil 20 ausgestattet.
  • Das Bezugszeichen 21 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil (Einspritzeinrichtung), die in diesem Motor angeordnet ist, um Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 18 einzuspritzen.
  • Außerdem sind ein Kraftstofftank 22, Kraftstoffzuführleitungen 23A bis 23E, eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe (elektrische Pumpe) 24, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (motorbetriebene Pumpe) 25, eine Niedrigdruck-Regeleinrichtung 26, eine Hochdruck-Regeleinrichtung 27 und eine Förderleitung 28 vorgesehen, wobei Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 22 durch die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe und weiter durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 25 unter Druck gesetzt wird, die direkt in Synchronisation mit dem Motor betrieben werden, damit er in einem vorherbestimmten Hochdruckzustand dem Injektor 21 über die Kraftstoffzuführleitungen 23A und 23B und die Förderleitung 28 zugeführt wird. Der die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 24 verlassende Kraftstoffdruck wird durch die Niedrigdruck-Regeleinrichtung 26 eingestellt, während der Kraftstoffdruck, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 25 unter Druck gesetzt wird, um ihn zu der Förderleitung 28 zu führen, durch die Hochdruck-Regeleinrichtung 27 eingestellt.
  • Außerdem sind eine Abgasrückführungsleitung (EGR-Leitung) 29 für eine Rückführung des Abgases innerhalb des Auslasskanals 17 des Motors 1 in den Einlasskanal 2, ein Ventil mit Schrittmotor (EGR-Ventil) 30 für eine Einstellung der Menge der Rückführung des Abgases, das durch die EGR-Leitung in den Einlasskanal 2 strömt, eine Strömungsleitung 21 für eine Rückkehr von Blow-by-Gas, eine Leitung 32 für eine Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftung, ein Ventil 33 für die Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftung, ein Kanister 34 und ein Abgasreinigungskatalysator 35 (hier ein Mager-NOx-Katalysator) bereitgestellt.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, regelt die ECU 16 nicht nur das erste und das zweite Luftbypassventil 14 und 6, sondern auch den Injektor 21, eine Zündspule für eine Zündkerze 45 (siehe 1) und das EGR-Ventil und führt eine Kraftstoffdruckregelung mittels der Hochdruck-Regeleinrichtung 27 durch. Mit der ECU 16 sind ein Luftströmungssensor 44, ein Einlasstemperatursensor 36, ein Drosselpositionssensor (TPS) 37 zur Erfassung des Drosselöffnungsgrades, ein Leerlaufschalter 38, ein Klimaanlagenschalter (nicht gezeigt), ein Schaltpositionssensor (nicht gezeigt), ein Fahrzeugdrehzahlsensor (nicht gezeigt), ein Servolenkungsschalter (nicht gezeigt) zur Erfassung des Betriebszustands der Servolenkung, ein Starterschalter (nicht gezeigt), ein erster Zylindersensor 40, ein Kurbelwinkelsensor 41, ein Wassertemperatursensor 42 zur Erfassung der Temperatur des Kühlwassers des Motors, ein O2-Sensor 43 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas und dergleichen verbunden. In der ECU 16 ist außerdem eine Funktion zur Berechnung einer Motordrehzahl entsprechend dem Kurbelwinkelsensor 41 vorgesehen. Während der Kurbelwinkelsensor 41 und diese Motordrehzahl-Berechnungsfunktion einen Motordrehzahlsensor bilden, wird auf den Kurbelwinkelsensor 41 aus Zweckmäßigkeitsgründen auch als Motordrehzahlsensor Bezug genommen.
  • Im Folgenden werden Details der den Motor betreffenden Regelung durch die ECU 16 anhand von 1 erläutert.
  • Dieser Motor schaltet entsprechend seinem Betriebszustand zwischen einem Vorgemisch-Verbrennungsbetrieb, der durch gleichförmige Einspritzung von Kraftstoff in die Kraftstoffverbrennungskammer 18 erreicht wird, und einem Betrieb mit geschichteter Verbrennung, der dadurch hergestellt werden kann, dass der eingespritzte Kraftstoff um die Zündkerze 45 konzentriert wird, die in die Verbrennungskammer 18 zeigt.
  • Dieser Motor setzt als Motorbetriebsmodi einen Modus mit geschichteter Verbrennung, in dem der oben erwähnte Betrieb mit geschichteter Verbrennung durchgeführt wird, indem Kraftstoff bei einem Kompressionshub eingespritzt wird, und einen Vormischungsverbrennungsmodus, bei dem der oben erwähnte Vormischungsverbrennungsbetrieb durchgeführt wird, indem hauptsächlich Kraftstoff in einem Einlasshub eingespritzt wird.
  • Als Modus mit geschichteter Verbrennung ist außerdem ein Ultramager-Betriebsmodus (komprimierter Magerbetriebsmodus) vorgesehen, in dem ein Betrieb (ultramagerer Verbrennungsbetrieb) durch eine geschichtete Verbrennung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Kraftstoff sehr mager ist (d. h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist viel größer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis).
  • Als Vorgemisch-Verbrennungsmodus ist außerdem ein Magerbetriebsmodus (magerer Einlassbetriebsmodus) vorgesehen, um einen Betrieb in einem Zustand durchzuführen, in dem der Kraftstoff mager ist (d. h. höher als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis), jedoch fetter ist als in dem Ultramagermodus, ein stöchiometrischer Betriebsmodus (stöchiometrischer Regelbetriebsmodus) vorgesehen, um eine Regelung auf der Basis einer Information von dem O2-Sensor oder dergleichen so durchzuführen, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird, und ein angereicherter Betriebsmodus (Open-Loop-Modus) vorgesehen, um einen Betrieb in einem Zustand durchzuführen, in dem der Kraftstoff fett ist (d. h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis geringer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis).
  • In dem komprimierten Magerbetriebsmodus kann die magerste Verbrennung realisiert werden (bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Größenordnung von 30 bis 40 oder höher). In diesem Modus wird die Kraftstoffeinspritzung in einem Schritt durchgeführt, der sehr nahe an dem Zündzeitpunkt liegt, wie z. B. einer späten Stufe des Kompressionshubes, und der Kraftstoff wird in der Nähe der Zündkerze konzentriert, um teilweise angereichert zu sein, während er insgesamt mager gehalten wird, wodurch ein ökonomischer Betrieb durchgeführt werden kann, während die Zündfähigkeit und Verbrennungsstabilität sichergestellt werden.
  • Der Einlass-Magerbetriebsmodus kann ebenso eine magere Verbrennung realisieren (bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Größenordnung von 20 bis 24). In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einlasshub früher als die in dem komprimierten Magerbe triebsmodus durchgeführt, so dass der Kraftstoff innerhalb der Verbrennungskammer verteilt wird, wodurch das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager gemacht wird. Folglich kann ein ökonomischer Betrieb durchgeführt werden, während die Zündfähigkeit und die Verbrennungsstabilität sichergestellt werden.
  • In dem stöchiometrischen Betriebsmodus kann eine ausreichende Motorausgangsleistung effizient dem Ausgang des O2-Sensors entsprechend erhalten werden, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf dem stöchiometrischen Zustand oder in dessen Nähe gehalten wird.
  • Bei dem Open-Loop-Verbrennungsbetriebsmodus wird der Verbrennungsbetrieb bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder einem (angereicherten) Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt, das fetter ist als das bei einer Open-Loop-Regelung, um beim Beschleunigen oder Starten eine ausreichende Ausgangsleistung zu erhalten.
  • Dieser Verbrennungsmotor weist zusätzlich zu diesen Modi einen angereicherten Teileinspritzungsmodus (nachstehend als Teileinspritzmodus bezeichnet) auf, der ein charakteristisches Merkmal der Erfindung ist. Dieser Teileinspritzmodus, in dem die Kraftstoffeinspritzung teilweise beim Einlasshub und beim Kompressionshub durchgeführt und insbesondere die Verbrennung hauptsächlich durch geschichtete Verbrennung des beim Kompressionshub eingespritzten Kraftstoffes durchgeführt wird, ist in dem Modus mit geschichteter Verbrennung enthalten.
  • Bei diesem Teileinspritzungsmodus ist die Kraftstoffeinspritzmenge so gesetzt, dass ein Kraftstoff-angereichertes Luft-/Kraftstoffgemisch (d. h. ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einem Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das geringer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis) durch die Gesamteinspritzmenge der Einlasshubeinspritzung und der Kompressionshubeinspritzung gebildet wird. Wenn die Kompressionshubeinspritzung nach der Einlasshubeinspritzung durchgeführt wird, tritt ein Klopfen auf, wenn der durch die Einlasshubeinspritzung in den Zylinder zugeführte Kraftstoff selbst gezündet wird. Deshalb wird bei der Einlasshubeinspritzung die Kraftstoffeinspritzung in einer solchen Menge durchgeführt, dass die Kraftstoffkonzentration gering wird, um zu verhindern, dass sich der eingespritzte Kraftstoff selbst entzündet.
  • Wie es in der oben erwähnten 14(A) gezeigt ist, ist eine Selbstzündung des Kraftstoffes wahrscheinlich, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F z. B. in der Größeordnung von 18 bis 12 in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liegt. Eine Selbstzündung des Kraftstoffes ist weniger wahrscheinlich, wenn die Kraftstoffkonzentration in dem Luft/Kraftstoffgemisch von dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis abweicht. Für eine Fumigation ist es erforderlich, dass so viel Kraftstoff in die Einlassluft gemischt wird, dass sich das Luft-/Kraftstoffgemisch nicht selbst entzündet, während der Kraftstoff zerstäubt oder verdampft wird. Hierzu wird bei der Einlasshubeinspritzung ein Luft-/Kraftstoffgemisch gebildet, das eine sehr magere Kraftstoffkonzentration aufweist (bei dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F viel größer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis).
  • Zum Zeitpunkt der Einlasshubeinspritzung wird hier die Kraftstoffeinspritzung mit einer Einspritzmenge durchgeführt, die so gesetzt ist, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Größenordnung von 30 bis 60 beträgt.
  • Zum Zeitpunkt der Kompressionshubeinspritzung wird dahingegen die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, indem eine Einspritzmenge gesetzt wird, die einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Größenordnung von 15 bis 20 entspricht, so dass ein Kraftstoff-angereichertes Luft/Kraftstoffgemisch, d. h. ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 12 durch die Gesamteinspritzmenge der Kompressionshubeinspritzung und der Einlasshubeinspritzung gebildet werden kann.
  • In dem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Zeitpunkt der Einlasshubeinspritzung ungefähr 60 beträgt, wenn die Kraftstoffeinspritzung mit einer Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, die einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 15 entspricht, kann das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das der Gesamteinspritzmenge entspricht, auf ungefähr 12 (d. h. 1/12 = 1/60 + 1/15) gesetzt werden. In dem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Zeitpunkt der Einlasshubeinspritzung ungefähr 30 beträgt, wenn eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, die einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 20 entspricht, kann das der Gesamteinspritzmenge entsprechende Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ungefähr 12 gesetzt werden (d. h. 1/12 = 1/30 + 1/20).
  • Unter diesen verschiedenen Arten von Betriebsmodi kann einer gewählt werden, um den Motorbetrieb zu regeln. Dieser Betriebsmodus wird entsprechend einem Kennfeld, wie z. B. dem in 3 gezeigten, abhängig von der Motordrehzahl Ne und dem effektiven Druck Pe gewählt, die den Lastzustand anzeigen.
  • Zusätzlich zu den oben erwähnten Betriebsmodi ist ein Kraftstoffunterbrechungsmodus zum Anhalten (Unterbrechen) der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen. Der Kraftstoffunterbrechungsmodus wird hier nicht erläutert, da er ein Modus unter einer bestimmten Bedingung ist und durchgeführt wird, um zu verhindern, dass die Motordrehzahl ihren obersten Grenzwert überschreitet, und zeitweilig Kraftstoff zu dem Zeitpunkt einzusparen, an dem das Drosselventil geschlossen ist, um einen übermäßigen Ausstoß von HC zu verhindern, um zu vermeiden, dass der Katalysator zu stark aufgeheizt wird, usw.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem sowohl die Motordrehzahl Ne wie auch die Last Pe gering sind, der ultramagere Betriebsmodus (komprimierter Magerbetriebsmodus) gewählt. Wenn die Motordrehzahl Ne und die Last Pe größer werden, werden nacheinander der Magerbetriebsmodus (magerer Einlassbetriebsmodus), der stöchiometrische Betriebsmodus (stöchiometrischer Regelbetriebsmodus) und der angereicherte Betriebsmodus (Open-Loop-Modus) gewählt.
  • Obwohl, wie es in 3 gezeigt ist, der angereicherte Betriebsmodus für eine hohe Last am vorteilhaftesten ist, wird die Last, die der angereicherte Betriebsmodus ansprechen kann, in dem unteren Motordrehzahlbereich ebenfalls geringer. Der Teileinspritzmodus wird bei einem Niedrigdrehzahl- und Hochlastbereich des Motors gewählt, auf den der angereicherte Betriebsmodus nicht ansprechen kann.
  • Der Teileinspritzmodusbereich kann deshalb in dem Bereich mit niedriger Drehzahl und hoher Last des Motors gesetzt werden, da bei dem Teileinspritzmodusbetrieb eine hohe Motorausgangsleistung erhalten werden kann, auch wenn die Motordrehzahl gering ist. Es wird angenommen, dass das Verbrennungsphänomen zum Zeitpunkt der Teileinspritzung, das experimentell bestätigt wurde, wie folgt eine höhere Ausgangsleistung liefert.
  • Bei dieser Teileinspritzung strömt zum Kompressionseinspritzzeitpunkt innerhalb der Verbrennungskammer, in der zuvor ein Kraftstoff-mageres Luft-/Kraftstoffgemisch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F = 30 bis 60) durch die Einlasshubeinspritzung gebildet wurde, ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einer teilweise hohen Kraftstoffkonzentration, das durch die Kompressionshubeinspritzung gebildet wurde (ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einer hohen Kraftstoffkonzentration aufgrund der Tatsache, dass einem Gesamt-Luft/Kraftstoft-Verhältnis A/F = 15 bis 20 entsprechender Kraftstoff in den Hohlraum eingespritzt wurde), in die Nähe der Zündkerze 45 als geschichtete Strömung.
  • Das durch die Einlasshubeinspritzung gebildete Luft-/Kraftstoffgemisch ist hier ausreichend mager, so dass es sich nicht selbst entzünden kann. Das fette Luft-/Kraftstoffgemisch, das als geschichtete Strömung durch die Kompressionshubeinspritzung gebildet wurde, kann sich auch nicht selbst entzünden, da es nicht genügend Zeit hat, eine Vorreaktion für das Klopfen durchzuführen, bevor die Zündung danach durch die Zündkerze 45 bewirkt wird. Dementsprechend bewirkt die Zündkerze 45 eine Zündung, ohne dass eine Selbstzündung des Kraftstoffes verursacht wird.
  • Folglich wird zunächst das fette Luft-/Kraftstoffgemisch in der Nähe der Zündkerze 45 gezündet, weshalb die geschichtete Strömung des fetten Luft-/Kraftstoffgemisches zu brennen beginnt. Beim Brennen hat dieses angereicherte Luft-/Kraftstoffgemisch zu wenig Luft, so dass eine große Menge an Ruß erzeugt wird. Wie es in 4(B) gezeigt ist, wird angenommen, dass das magere Luft-/Kraftstoffgemisch, das durch die Einlasshubeinspritzung gebildet wird, dadurch verbrannt wird, dass es durch den so erzeugten Ruß gezündet wird.
  • Aufgrund des mageren Luft-/Kraftstoffgemisches, das durch die Einlasshubeinspritzung gebildet wird, kann die überschüssige Luft, die das geschichtete fette Luft-/Kraftstoffgemisch, das in dem Kompressionshub gebildet wurde, wirksam genutzt werden, weshalb die Verbrennungsenergie vollkommen ansteigen und eine hohe Ausgangsleistung geliefert werden kann. Es ist außerdem möglich, die Rußerzeugung in hohem Maße zu unterdrücken, die problematisch werden könnte, wenn ein relativ fettes Luft-/Kraftstoffgemisch in der geschichteten Verbrennung verbrannt werden würde, die durch die Kompressionshubeinspritzung bewirkt wird.
  • Der Teileinspritzmodus umfasst einen Verzögerungsbereich. Der Verzögerungsbereich ist in einen Bereich gesetzt, in dem die Kühlwassertemperatur des Motors (die nicht nur die Kühlwassertemperatur, sondern auch ein anderer erfassbarer Parameter sein kann, der die Motortemperatur betrifft, wobei die leicht erfassbare Kühlwassertemperatur gewählt wurde) nicht höher als eine vorherbestimmte Temperatur ist (z. B. –10°C). Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Zerstäubung von Kraftstoff schlechter ist, wenn die Motortemperatur gering ist, und eine Fumigationsbedingung nicht erfüllt sein kann, wenn der beim Einlasshub eingespritzte Kraftstoff schwer zu zerstäuben ist, was dazu führt, dass keine Antiklopfwirkungen erzielt werden.
  • Im Folgenden wird anhand der 5(A), 5(B), 6(A) und 6(B) erläutert, wie das Verhältnis der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunkts für die Kompressionshubeinspritzung bei einem solchen Teileinspritzmodus zu setzen ist.
  • Ein Paar von 5(A) und 5(B) bzw. ein Paar von 6(A) und 6(B) zeigt Beispiele von Kennlinien bei einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung, deren Spezifikationen sich voneinander unterscheiden. Die 5(A) und 6(A) erläutern, wie das Einspritzmengenverhältnis (Kompressionshub-Einspritzimpuls/Gesamteinspritzimpuls) und der Einspritzzeitpunkt der Kompressionshubeinspritzung bei einer Bedingung zu setzen sind, bei der die Motordrehzahl Ne 600 UpM beträgt, der Zündzeitpunkt bei 20°ATDC liegt (bei einem Kurbelwinkel von 20° nach dem oberen Totpunkt), der Einlasshub-Einspritzzeitpunkt bei 280°BTDC liegt (bei einem Kurbelwinkel von 280° vor dem oberen Totpunkt), und das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 12 beträgt. Die 5(B) und 6(B) zeigen Kennlinien der Klopfgrenzleistung, die durch die in 5(A) bzw. 6(A) gezeigten Einstellungen erhalten werden.
  • Zunächst wird eine Erläuterung auf der Basis der 5(A) und 5(B) durchgeführt. Wie es in 5(A) gezeigt ist, findet eine Vorreaktion für ein Klopfen statt, wenn der Zeitpunkt für die Kompressionshubeinspritzung vorverlegt wird, weshalb sich ein Klopfbereich ergibt. Wenn das Verhältnis der Kompressionshubeinspritzmenge zur vorhergehenden Einspritzmenge größer gemacht wird, wird das gesamte HC (THC), d. h. die Gesamtmenge an Kohlenwasserstoff, größer. Wenn der Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt zurückgenommen wird und das Verhältnis der Kompressionshubeinspritzmenge größer gemacht wird, wird eine größere Menge an Rauch erzeugt. Abhängig von dem Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt und dem Kompressionshub-Einspritzmengenverhältnis besteht außerdem ein Bereich, in dem, wie gezeigt, eine Drehung in großem Maße fluktuiert, weshalb sich Fehlzündungen ergeben. Außerdem existiert abhängig von dem Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt und dem Kompressionshub-Einspritzmengenverhältnis eine Linie mit gleicher Ausgangsleistung für ein minimal erforderliches Drehmoment, die als Kurve gezeigt ist.
  • Im Hinblick auf diese verschiedenen Bedingungen existiert unter der Hauptvoraussetzung, dass kein Klopfen erzeugt wird (dass man sich nicht in dem Klopfbereich befindet) und dass keine Fehlzündung auftritt (dass man sich nicht in dem Fehlzündungsbereich befindet) ein in 5(A) als Halbton gezeigter Teileinspritzbereich A1, der ein Bereich ist, in dem das THC nicht zu groß ist, jedoch ein minimal erforderliches Drehmoment erreicht werden kann.
  • Obwohl der Bereich A1 hier hauptsächlich durch die Linie für die gleiche Ausgangsleistung bei einem minimal erforderlichen Drehmoment definiert wird, können die Erfordernisse zur Definition des Bereiches A1 auch bei dem gleichen Motor abhängig von der Einstellung der das THC und die Raucherzeugung betreffenden Grenzwerte differieren. Außerdem können auch bei demselben Motor die Erfordernisse zur Definierung des Bereichs A1 abhängig von den verschiedenen Betriebsbedingungen differieren.
  • In dem Fall, in dem die Motorspezifikationen voneinander differieren, auch wenn die Betriebsbedingungen die gleichen und die einzelnen definierenden Bedingungen die gleichen sind, (weder ein Klopfen noch Fehlzündungen treten auf, die Grenzwerte für THC und die Raucherzeugung sind die gleichen, und die minimal erforderlichen Drehmomenthöhen sind die gleichen), wie z. B. in einem Bereich A2 der in 6(A) als Halbton in 6(A) gezeigt ist, unterscheidet sich der Teileinspritzbereich von dem in 5(A) gezeigten Bereich A1.
  • Innerhalb dieser Teileinspritzbereiche A1 und A2 sind Punkte P1 und P2 in den 5(A) und 6(A) als Kreise gezeigt, die die einzelnen definierenden Bedingungen mit der günstigsten Balance erfüllen.
  • Wie es durch die Bereiche A1 und A2 in den 5(A) und 6(A) gezeigt ist, existiert ein Bereich, der für die Durchführung einer Teileinspritzung geeignet ist, indem der Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt in der Größenordnung von 30° bis 100°BTDC liegt und das Verhältnis der Kompressionshubeinspritzmenge in der Größenordnung von 60% bis 90% liegt. Obwohl ein solcher numerischer Bereich als Teileinspritzbereich bei diesen zwei Motoren z. B. gesetzt werden kann, kann der Teileinspritzbereich abhängig von Veränderungen der Motorcharakteristiken, der Betriebsbedingung und den Bereich-bildenden Bedingungen abweichen. Ein solches numerisches Setzen, bei dem der Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt in der Größenordnung von 30° bis 100°BTDC und das Verhältnis der Kompressionshub-Einspritzmenge in der Größenordnung von 60% bis 90% liegt, sollte als ungefährer Standard für die Setzwerte betrachtet werden. Es ist daher bevorzugt, das Setzen einzelner Motorcharakteristiken, Betriebsbedingungen und Bereichs-bildenden Bedingungen entsprechend durchzuführen.
  • Wenn die Kompressionshubeinspritzung unter den Bedingungen der Punkte P1 und P2 in den Teileinspritzbereichen A1 und A2 durchgeführt wird, wird die Klopfgrenzausgangsleistung im Vergleich zu dem Fall (angereicherter Betriebsmodus) mit dem gleichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (= 12), in dem die Kraftstoffeinspritzung nur beim Einlasshub durchgeführt wird, deutlich verbessert, wie es in den 5(B) bzw. 6(B) gezeigt ist. Die Klopfgrenzenausgangsleistung wird hier erreicht, wenn der Zündzeitpunkt innerhalb eines Bereiches vorverlegt wird, in dem kein Klopfen auftritt.
  • Wie es gezeigt ist, kann in dem Fall, in dem der Kraftstoff nur beim Einlasshub eingespritzt wird, ein Klopfen in einem Bereich mit niedriger Motordrehzahl auftreten, außer wenn der Zündzeitpunkt deutlich auf 20A ["A" bedeutet "°ATDC (Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt)"), 14A oder 12A zurückgenommen wird. Obwohl der Zündzeitpunkt auf 20A oder 16A in einem Bereich gesetzt ist, in dem die Motordrehzahl gering ist, kann bei der Teileinspritzung dahingegen im Bereich mit höherer Drehzahl nacheinander auf 11A, 7A, 4A und 2A vorverlegt werden. Durch eine solche Vorverlegung des Zündzeitpunktes wird nicht nur eine Vereinfachung geschaffen, sondern auch die Klopfgrenz-Ausgangsleistung deutlich verbessert.
  • In dem Niedrigdrehzahlbereich, in dem eine solche Teileinspritzung durchgeführt wird, werden die Motorbetriebsmodi, wie in 3 gezeigt, abhängig von den Lastzuständen umgeschaltet, so dass der komprimierte Magerbetriebsmodus bei geringer Last gewählt wird, der magere Einlassbetriebsmodus, der stöchiometrische Betriebsmodus und der Open-Loop-Modus bei mittlerer Last gewählt werden und der Teileinspritzmodus bei einer hohen Last gewählt wird. Demgemäß können die Kraftstoffeinspritz-Kennlinien eines Motors in einem gewissen ungefähren Drehzahlbereich schematisch wie in den 7(A) und 7(B) beispielsweise gezeigt werden.
  • Die 7(A) bezieht sich auf diese Ausführungsform, wohingegen sich die 7(B) auf ein modifiziertes Beispiel von dieser bezieht. Als Erstes wird eine Erläuterung auf der Basis der 7(A) durchgeführt.
  • Bei einem Niedriglastbetrieb des Motors (bei dem Pe gering ist) wird der komprimierte Magerbetriebsmodus gewählt. Wie es durch den Bereich INJ1 in 7(A) gezeigt ist, wird daher der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vorverlegt, wenn die Last größer wird, um die Kraftstoffeinspritzdauer (und deswegen die Kraftstoffeinspritzmenge) abhängig von dem Anstieg der Last zu erhöhen, wobei ein gewisser Zeitpunkt (optimale Zeit) bei dem Kompressionshub als Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt angenommen wird.
  • Bei einem Betrieb des Motors mit mittlerer bis hoher Last (in dem Pe mittel oder hoch ist) werden der magere Einlassbetriebsmodus, der stöchiometrische Betriebsmodus und der Open-Loop-Modus abhängig von den Lastzuständen gewählt. Da, wie es durch einen Bereich INJ2 in 7(A) gezeigt ist, die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einlasshub durchgeführt wird, wird in diesen Modi die Kraftstoffeinspritz-Startzeit vorverlegt, wenn die Last größer wird, um die Kraftstoffeinspritzdauer (und folglich die Kraftstoffeinspritzmenge) abhängig von dem Lastanstieg zu erhöhen, wobei ein gewisser Zeitpunkt (optimale Zeit) bei dem Einlasshub als Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt angenommen wird.
  • Bei einem Betrieb des Motors mit einer sehr hohen Last (in dem Pe besonders hoch ist) wird der Teileinspritzmodus gewählt, so dass die Kraftstoffeinspritzung teilweise bei dem Einlass hub, wie es durch den Bereich INJ3A in 7(A) gezeigt ist, und bei dem Kompressionshub stattfindet, wie es durch den Bereich INJ3B in 7(A) gezeigt ist. Auch in diesem Fall sind die jeweiligen Beendigungszeitpunkte für die Einspritzungen INJ3A und INJ3B auf vorherbestimmte optimale Zeitpunkte gesetzt, wohingegen die Kraftstoffeinspritzzeitdauer (Kraftstoffeinspritzmenge) entsprechend dem Lastzustand eingestellt wird, wenn der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt verändert wird.
  • In diesem Teileinspritzmodus wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Kompressionshubeinspritzung INJ3B eingestellt, während die Einlasshubeinspritzung INJ3A so gesetzt wird, dass eine konstante Kraftstoffeinspritzmenge erhalten wird, d. h. ein konstanter Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt sowie ein konstanter Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird natürlich durch Vorverlegung des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkts der Kompressionshubeinspritzung INJ3B abhängig von dem Lastanstieg eingestellt.
  • Die Kraftstoffeinspritzmenge (Gesamteinspritzdauer) wird somit durch die Kompressionshubeinspritzung INJ3B alleine aufgrund der Tatsache eingestellt, dass, wie oben erwähnt, die Einlasshubeinspritzung INJ3A in einer solchen Menge durchgeführt werden muss, dass die Kraftstoffkonzentration so mager ist, dass eine Selbstzündung des eingespritzten Kraftstoffs verhindert wird. Hierdurch wird die Gesamt-Kraftstoffeinspritzmenge hauptsächlich durch die Einspritzmenge der Kompressionshubeinspritzung INJ3B bestimmt, wobei die Kraftstoffmenge allein durch die Kompressionshubeinspritzung INJ3B vollständig eingestellt werden kann. Die Regelung wird daher vereinfacht, wenn die Kraftstoffmenge der Einlasshubeinspritzung konstant gehalten wird.
  • In dem Fall, in dem ein solcher Motor mit einer geringen Drehzahl gedreht wird, können, wie es in 7(B) gezeigt ist, der komprimierte Magerbetriebsmodus und der Teileinspritzmodus bei einem Niedriglastbetrieb bzw. einem Betrieb mit mittlerer bis hoher Last gewählt werden.
  • Bei dem Niedriglastbetrieb des Motors (in dem Pe gering ist), wird der komprimierte Magerbetriebsmodus gewählt. Wie es durch den Bereich INJ4 in 7(B) gezeigt ist, wird folglich der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vorverlegt, wenn die Last größer wird, um die Kraftstoffeinspritzdauer (und folglich die Kraftstoffeinspritzmenge) abhängig von dem Lastanstieg zu erhöhen, wobei ein gewissen Zeitpunkt (optimale Zeit) in dem Kompressionshub als Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt angenommen wird.
  • Bei dem Betrieb des Motors mit mittlerer bis hoher Last (bei dem Pe mittel bis hoch ist) wird der Teileinspritzmodus gewählt, so dass zusätzlich zu der Kompressionshubeinspritzung, die durch den Bereich INJ4 in 7(B) gezeigt ist, eine Einlasshubeinspritzung durchgeführt wird, die durch einen Bereich INJ5 in 7(B) gezeigt ist. Auch in diesem Fall sind die jeweiligen Beendigungszeitpunkte für die Einspritzungen INJ4 und INJ5 auf vorherbestimmte optimale Zeitpunkte gesetzt, wohingegen die Kraftstoffeinspritzdauer (Kraftstoffeinspritzmenge) dem Lastzustand entsprechend eingestellt wird, da der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kompressionshubeinspritzung INJ4 allein verändert wird.
  • Bei diesem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung wird ein Modus aus den oben erwähnten verschiedenen Arten von Motorbetriebsmodi gewählt. Eine solche Wahl wird dem Motorbetriebszustand, d. h. dem Motorlastzustand Pe und der Motordrehzahl Ne entsprechend bewirkt. Außerdem werden in jedem Modus eine Kraftstoffeinspritzregelung, d. h. eine Einspritzregelung des Kraftstoffeinspritzventils (Injektors) 21, und eine Zündzeitpunktsregelung, d. h. eine Antriebsregelung der Zündkerze 45 auf der Basis des Motorbetriebszustands, wie z. B. dem Motorlastzustand Pe und der Motordrehzahl Ne, durchgeführt.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist hierzu der Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung mit einer Betriebszustands-Erfassungseinrichtung 101 für eine Erfassung eines Betriebszustands versehen, und die auf diese Weise erfasste Information über den Motorbetriebszustand wird der ECU 16 zugeführt. Außerdem ist eine Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung 105 für eine Erfassung der Kraftstoffeigenschaft (d. h. einer Kraftstoffeigenschaft, wie z. B. der Oktanzahl im Falle von Benzin) vorgesehen, und die auf diese Weise erfasste Information über die Kraftstoffeigenschaft wird ebenfalls der ECU 16 zugeführt.
  • Die ECU 16 umfasst eine Moduswahleinrichtung 102 für eine Wahl eines Betriebsmodus abhängig von der Motorbetriebsinformation und von Daten (Maschinenlastzustand Pe und Motordrehzahl Ne), die auf der Basis der Motorbetriebsinformation berechnet werden, eine Kraftstoffeinspritz-Regeleinrichtung 103 zum Setzen eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes (Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt und Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt) auf der Basis des durch die Moduswahleinrichtung 102 gewählten Betriebsmodus und der oben erwähnten Daten (Last Pe und Drehzahl Ne), um den Antrieb des Injektors 21 zu regeln, und eine Zündzeitpunktsregeleinrichtung 104 für ein Setzen eines Kraftstoffzündzeitpunkts auf der Basis des durch die Moduswahleinrichtung 102 gewählten Betriebsmodus und der oben erwähnten Daten (Last Pe und Drehzahl Ne), um die Zündkerze 45 geregelt anzutreiben.
  • Da der Maschinenlastzustand Pe auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Drosselöffnungsgröße θth berechnet wird, sind die der ECU 16 zugeführten Daten über den Motorbetriebszustand die Motordrehzahl Ne und die Drosselöffnungsgröße θth, und die Betriebszustand-Erfassungseinrichtung 101 umfasst den Motordrehzahlsensor 41 und den Drosselpositionssensor 37.
  • Aus der Drosselöffnungsgröße θth, die durch den Drosselpositionssensor 37 erfasst wird, und der Motordrehzahl Ne, die auf dem Ausgang eines Gaspedalpositionssensors und einer durch den Kurbelwinkelsensor erfassten Information basiert, kann eine Soll-Motorlast (effektiver Solldruck) Pe einem Kennfeld entsprechend gesetzt werden.
  • Der Sollwert Pe wird abhängig davon korrigiert, ob die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet ist, die Servolenkung ein- oder ausgeschaltet ist usw. Anhand des so erhaltenen Sollwerts Pe und der Motordrehzahl Ne wird die Moduswahl durch die Moduswahleinrichtung 102, die Kraftstoffeinspritzregelung durch die Kraftstoffeinspritz-Regeleinrichtung 103, die Zündregelung durch die Zündzeitpunktsregeleinrichtung 104 und die Bypass-Ventilregelung und dergleichen durchgeführt.
  • Bei der Moduswahl durch die Moduswahleinrichtung 102 wird ein Modus aus einem Kennfeld, wie z. B. dem in 3 gezeigten, abhängig von dem Sollwert Pe und der Motordrehzahl Ne gewählt, wohingegen ein solches Kennfeld aus mehreren Arten von Kennfeldern der Kraftstoffeigenschaft entsprechend gewählt wird. Folglich kann ein geeigneter Betriebsmodus abhängig von der Kraftstoffeigenschaft gewählt werden.
  • Für die Regelung der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinrichtung 103 ist es erforderlich, den Einspritzstartzeitpunkt und den Einspritzbeendigungszeitpunkt zu setzen. Wie es oben erwähnt wurde, werden die Injektorantriebszeit und der Einspritzbeendigungszeitpunkt des Injektors gesetzt und die Antriebszeit des Injektors bestimmt, wobei der Antriebsstartzeitpunkt auf der Basis der so gesetzten Zeit und des Zeitpunkts rückwärts gezählt wird.
  • Um die Injektorantriebszeit zu setzen, wird zunächst das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F einem Kennfeld oder dergleichen entsprechend auf der Basis des Sollwertes Pe und der Motordrehzahl Ne gewählt. Das Setzkennfeld ist in diesem Fall für jeden Modus gesetzt, und derjenige, der dem Motorbetriebszustand entspricht, wird wahlweise verwendet.
  • Aus dem so erhaltenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F und einer Einlassmenge Qpb, die durch den Luftströmungssensor erfasst wird, wird eine Injektorantriebszeit Tinj berechnet. Bei diesem Motor wird die Injektorantriebszeit Tinj nicht nur bezüglich ungleicher Injektorverhältnisse unterhalb der Zylinder und Totzeiten unterhalb der Zylinder korrigiert, sondern auch (als Kraftstoffeigenschaftskorrektur) abhängig von der Kraftstoffeigenschaftsinformation, die durch die Erfassungseinrichtung 105 für die Kraftstoffeigenschaft erfasst wird.
  • Die Einspritzbeendigungszeitdauer bei dem Injektor wird ebenfalls abhängig von einem Kennfeld auf der Basis des Sollwertes Pe und der Motordrehzahl Ne gesetzt. Das Setzkennfeld ist in diesem Fall ebenfalls für jeden Modus vorgesehen, und es wird wahlweise der dem Motorbetriebszustand entsprechende gewählt.
  • In dem komprimierten Magerbetriebsmodus wird die so erhaltene Einspritzbeendigungszeit hinsichtlich der Wassertemperatur korrigiert. Der Injektor wird abhängig von einer solchen Injektorantriebszeit Tinj und dem Einspritzbeendigungszeitpunkt angetrieben.
  • Außerdem wird bei der Zündzeitpunktsregelung durch die Zündzeitpunktsregeleinrichtung 104, d. h. bei der Zündzeitpunktsregelung der Zündkerze durch die Zündspule der Zündzeitpunkt abhängig von einem Kennfeld auf der Basis des Sollwertes Pe und der Motordrehzahl Ne gesetzt. Das Setzkennfeld ist in diesem Fall ebenfalls für jeden Modus vorgesehen, und der dem Motorbetriebszustand entsprechende wird wahlweise verwendet.
  • Bei diesem Motor wird der auf diese Weise erhaltene Zündzeitpunkt nicht nur verschiedenen Arten von Rücknahmekorrekturen unterworfen, sondern auch einer Korrektur (Kraftstoffeigenschaftskorrektur) abhängig von der Kraftstoffeigenschaftsinformation, die durch die Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung 105 erfasst wird, und die Zündspule wird auf der Basis des auf diese Weise korrigierten Zeitpunkts gesteuert.
  • Bei der Luftbypassregelung werden die Ventilöffnungsregelgrößen der Luftbypassventile 14 und 6 anfänglich so gesetzt, dass eine erforderliche Luftmenge (oder Soll-Einlassluftmenge) Q aus einem Kennfeld auf der Basis des Soll-Pe und der Motordrehzahl Ne erhalten wird. Um die Ventilöffnungsregelgrößen zu setzen, wird aus einer Vielzahl von Kennfeldern ein dem Motorbetriebsmodus entsprechendes Kennfeld gewählt, und es wird abhängig von dem Motorbetriebsmodus ein geeignetes Signal ausgegeben. Wenn ein Leerlaufbetriebszustand geschaffen wird, wird eine Ventilregelgröße (hauptsächlich die Regelgröße des Luftbypassventils 14) gesetzt, die eine erforderliche Luftmenge (oder Soll-Einlassluftmenge) betrifft, die auf der Motordrehzahlregelung basiert. Ansprechend auf die auf diese Weise erhaltene Ven tilöffnungsregelgröße werden das zweite Luftbypassventil 6 und das erste Luftbypassventil 14 geregelt, um die gewünschten Zustände zu erhalten.
  • Bei der Strömungsregelung von EGR wird die Strömungsmenge von EGR einem Kennfeld entsprechend auf der Basis des Soll-Pe und der Motordrehzahl Ne gesetzt. Das Setzkennfeld ist in diesem Fall auch für jeden Modus vorgesehen (den späteren Magerbetriebsmodus und den stöchiometrischen Regelbetriebsmodus), und die auf diese Weise erhaltene EGR-Strömungsmenge wird abhängig von der Wassertemperatur korrigiert, und die EGR-Strömungsmengenregelung wird durchgeführt.
  • Da der Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auf diese Art ausgebildet ist, wird der Teileinspritzmodus (die Teileinspritzregelung) beispielsweise wie in 8 gezeigt durchgeführt.
  • Zunächst wird die Kraftstoffoktanzahl abhängig von der Kraftstoff-Eigenschaftsinformation (Kraftstoff-Oktanzahlinformation) bestimmt (Schritt S10), die durch die Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung 105 erfasst wurde, und dann wird der Motorbetriebszustand gelesen (Schritt S20), d. h. einschließlich der Motordrehzahl Ne, der Drosselöffnungsgröße θth, der Kühlwassertemperatur, der Einlassluftmenge, der Einlasstemperatur, des Atmosphärendrucks und dergleichen.
  • Daraufhin wird abhängig von der Kühlwassertemperatur beurteilt, ob sich der Motorbetriebszustand in einem Teileinspritzungs-Verhinderungsbereich befindet oder nicht (Schritt S30). Wenn die Kühlwassertemperatur nicht höher ist als eine vorherbestimmte Temperatur (z. B. – 10°C), wird beurteilt, dass sich der Betriebszustand in dem Teileinspritzungs-Verhinderungsbereich befindet. Wenn er sich in dem Teileinspritzungs-Verhinderungsbereich befindet, geht der Fluss zu Schritt S80 weiter, an dem ein Flag A bestimmt wird. Der Flag A wird auf 1 bzw. 0 gesetzt, wenn die Teileinspritzungsregelung an oder aus ist. Wenn der Flag A 1 ist (d. h. die Teileinspritzregelung an ist), dann geht der Fluss zu Schritt S90 weiter, in dem die Teileinspritzregelung unterbrochen (beendigt wird), und der Flag A wird auf 0 zurückgesetzt. Wenn der Flag A nicht 1 ist (d. h. die Teileinspritzregelung aus ist), dann geht der Fluss direkt zurück.
  • Wenn sich dagegen der Motorbetriebszustand nicht in dem Teileinspritzungs-Verhinderungsbereich befindet, dann geht der Fluss von Schritt Se0 zu S40 weiter, in dem beurteilt wird, ob der Motorbetriebszustand sich in einem Teileinspritzungsbereich befindet oder nicht. Diese Beurteilung wird beispielsweise entsprechend einem Kennfeld, wie es in
  • 3 gezeigt ist, auf der Basis der Soll-Last Pe und der Motordrehzahl Ne durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Motorbetriebszustand sich in dem Teileinspritzungsmodusbereich befindet oder nicht. Das hier verwendete Kennfeld ist abhängig von der Kraftstoffeigenschaft (Kraftstoffoktanzahl). Das Kennfeld wird abhängig von der Kraftstoffeigenschaftsinformation gewählt, die in Schritt S10 erhalten wurde, so dass der Teileinspritzmodus der Kraftstoffeigenschaftsinformation entsprechend gewählt wird.
  • Wenn in dem Schritt S40 beurteilt wird, dass sich der Motorbetriebszustand nicht in dem Teileinspritzungsbereich befindet, dann geht der Fluss zu Schritt S80 weiter, um das oben erwähnte Vorgehen durchzuführen. Wenn in dem Schritt S40 beurteilt wird, dass sich der Motorbetriebszustand in dem Teileinspritzbereich befindet, geht der Fluss dahingegen zu Schritt S50 weiter, in dem der Flag A bestimmt wird. Wenn hier der Flag A 1 ist (d. h. dass die Teileinspritzregelung an ist), dann geht der Fluss direkt zurück.
  • Wenn dahingegen der Flag A in Schritt S50 nicht 1 ist, dann geht der Fluss zu Schritt S60 weiter, in dem die Teileinspritzregelung (der Teileinspritzmodus) ausgeführt wird. Nach der Teileinspritzregelung wird bestimmt, dass der Fluss zu Schritt S70 weitergeht, indem der Flag A auf 1 gesetzt wird, und der Fluss geht zurück.
  • Die Teileinspritzregelung in Schritt S60 wird wie folgt durchgeführt:
    • 1) Als Erstes wird ein Gesamt-A/F gesetzt. Das Gesamt-A/F wird auf der Basis der Motorlast Pe und der Motordrehzahl Ne berechnet oder einem Kennfeld oder dergleichen entsprechend gesetzt. Um das Gesamt-A/F zu setzen, wird hinsichtlich der Kraftstoffeigenschaft eine Korrektur durchgeführt, oder ein der Kraftstoffeigenschaftsinformation entsprechendes Kennfeld verwendet. In allen Fällen wird, wenn die Last Pe besonders hoch ist, das Gesamt-A/F auf ungefähr 12 verringert, um einen kraftstoffreichen Zustand zu schaffen.
    • 2) Die in einem Zyklus einzuspritzende Gesamtkraftstoffmenge wird dann aus dem Gesamt-A/F und der Einlassluftmengeninformation (Information über die Luftmenge, die in einem Zyklus in die Verbrennungskammer zugeführt wird) berechnet.
    • 3) Da die Einlasshubeinspritzmenge konstant ist, wird sie von der Gesamtkraftstoffmenge abgezogen, wodurch die Kompressionshubeinspritzmenge berechnet wird.
    • 4) Der Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt wird der Motorlast Pe und der Motordrehzahl Ne entsprechend gesetzt. Um den Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt zu setzen, wird außerdem eine Korrektur abhängig von der Kraftstoffeigenschaft durchgeführt oder ein Kennfeld verwendet, das der Kraftstoffeigenschaftsinformation entspricht.
    • 5) Aus der Einlasshubeinspritzmenge, der Kompressionshubeinspritzmenge, dem Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt der Einlasshubeinspritzung und dem Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt der Kompressionseinspritzung werden der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Einlasshubeinspritzung und der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt der Kompressionshubeinspritzung berechnet. Vorzugsweise wird in diesem Fall der Einlasshubeinspritzzeitpunkt eines Zylinders so gesetzt, dass er sich nicht mit dem Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt des anderen Zylinders überlappt. Wenn der Einlasshub-Einspritzzeitpunkt eines Zylinders den Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt eines anderen Zylinders überlappt, sollte der Einspritzzeitpunkt und der Einspritzzustand so geändert werden, dass der Einlasshubeinspritzzeitpunkt auf einen Zeitpunkt verschoben wird, der früher oder später ist als der Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt, oder die Einlasseinspritzung wird so geteilt, dass sie vor und nach der Kompressionshubeinspritzung ausgeführt wird. In diesem Fall kann die Teileinspritzung bei dem Einlasshub entweder zweimal vor bzw. nach dem Kompressionshub-Einspritzzeitpunkt oder öfter durchgeführt werden. Wenn die Einspritzzeitpunkte so gesetzt sind, dass sie sich nicht überlappen, können die Anforderungen an das Injektorantriebssystem (Injektortreiber) verringert werden, und der Injektortreiber muss nicht bei jedem Kraftstoffeinspritzventil als getrennter Kreis vorgesehen sein, wodurch es möglich ist, die Kosten zu senken. Obwohl eine einfache Ausbildung grundsätzlich erreicht wird, wenn die Einlasshubeinspritzung und die Kompressionshubeinspritzung jeweils einmal durchgeführt werden, kann eine von diesen in mehrere Zeitpunkte aufgeteilt werden, nicht nur um die oben erwähnten überlappenden Einspritzungen zu vermeiden. Insbesondere kann die Zerstäubung von Kraftstoff vereinfacht werden, wenn die Einlasshubeinspritzung in mehrere Vorgänge mit jeweils einer kleinen Menge geteilt wird, was zur Verhinderung von Klopfen effektiv sein kann.
    • 6) Die Einlasshubeinspritzung und die Kompressionshubeinspritzung werden durchgeführt. Diese Teileinspritzung wird beispielsweise mit Lastkennlinien durchgeführt, wie die der Bereiche INJ3A und INJ3B in 7(A) oder in den Bereichen INJ4 und INJ5 in 7(B).
  • Wie es oben anhand der 4(A) und 4(B) beschrieben wurde, strömt in der Verbrennungskammer, in der ein kraftstoffmageres Luft-/Kraftstoffgemisch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F = 30 bis 60) verteilt ist, das bei der vorhergehenden Einlasshubeinspritzung geformt wurde, ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einer relativ hohen Kraftstoffkonzentration, das durch die Kompressionshubeinspritzung erzeugt wurde, auf ein Luft-/Kraftstoffgemisch, das einem Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F = 15 bis 20 entspricht), in einer geschichteten Strömung, d. h. bildet eine Schicht mit einem fetten Luft-/Kraftstoffgemisch in der Nähe der Zündkerze 45 [siehe 4(B)].
  • Da das durch die Einlasshubeinspritzung gebildete Luft-/Kraftstoffgemisch ausreichend mager ist, kann es sich nicht selbst entzünden. Außerdem kann sich das relativ fette Luft-/Kraftstoffgemisch, das als geschichtete Strömung durch die Kompressionshubeinspritzung gebildet wurde, auch nicht selbst entzünden, das es nicht genug Zeit hat, eine Vorreaktion für das Klopfen durchzuführen, bevor die Zündung danach durch die Zündkerze 45 bewirkt wird. Deshalb bewirkt die Zündkerze 45 die Zündung, ohne eine Selbstzündung zu verursachen, d. h. ohne Klopfen.
  • Durch diese Zündung wird das fette Luft-/Kraftstoffgemisch in der Nähe der Zündkerze 45 verbrannt. Bei der Verbrennung hat dieses angereicherte Luft-/Kraftstoffgemisch zu wenig Luft, wodurch eine große Menge an Ruß erzeugt wird. Wie es in 4(B) gezeigt ist, wird jedoch das magere Luft-/Kraftstoffgemisch, das durch die Einlasshubeinspritzung gebildet wurde, verbrannt, da es durch den auf diese Weise erzeugten Ruß entzündet wird usw., wodurch der Ruß verbraucht wird. Deshalb kann ohne Ausstoß einer großen Menge an Ruß eine ausreichende Verbrennungsenergie erzeugt werden.
  • Wie es oben stehend anhand der Zeichnungen in 5(A), 5(B), 6(A) und 6(B) erläutert wurde, kann folglich die Klopfgrenzen-Ausgangsleistung deutlich erhöht werden, während eine Rücknahme des Zündzeitpunkt verhindert wird. Diese bemerkenswerte Verbesserung der Klopfgrenzenausgangsleistung ermöglicht es, die Leerlaufdrehzahl zu verringern. Wie es in 3 gezeigt ist, kann daher beispielsweise eine Leerlaufdrehzahl Ne1 des Motors (der die Teileinspritzung durchführt) geringer gesetzt werden als eine Leerlaufdrehzahl Ne0 eines herkömmlichen Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung (bei dem keine Teileinspritzung durchgeführt wird).
  • Im Allgemeinen ist es wahrscheinlicher, dass ein Klopfen auftritt, wenn die Motordrehzahl geringer ist, es ist jedoch weniger wahrscheinlich, wenn der Zündzeitpunkt zurückgenommen wird. Wie es beispielsweise durch eine Kurve L1 in 9 gezeigt ist, gibt es eine Klopferzeugungsgrenze abhängig von der Motordrehzahl und dem Zündzeitpunkt. Beim Starten eines mit diesem Motor ausgestatteten Fahrzeugs ist dahingegen ein minimales Drehmoment erforderlich (ein zum Starten erforderliches Drehmoment). Dieses Drehmoment ist abhängig von der Motordrehzahl und dem Zündzeitpunkt, wie es durch eine Kurve L2 in 9 gezeigt ist.
  • Um das Fahrzeug ohne Klopfen zu starten, ist es daher erforderlich, dass die Motordrehzahl und der Zündzeitpunkt auf einen Zustand gesetzt werden, der beide Bedingungen erfüllt, d. h. innerhalb eines Bereiches A1, der nicht höher ist als die Kurve L1, jedoch nicht niedriger ist als die Kurve L2. Da die untere Grenze der Motordrehzahl auf 710 UpM gesetzt ist, kann in diesem Fall die Leerlaufdrehzahl nicht geringer als diese Drehzahlhöhe eingestellt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung kann jedoch die Klopfgrenzenausgangsleistung deutlich verbessert werden, während eine Zurücknahme des Zündzeitpunkts, wie oben erwähnt, verhindert wird. Die von der Motordrehzahl und dem Zündzeitpunkt abhängige Klopferzeugungsgrenze kann daher beispielsweise durch eine Kurve L3 in 9 ausgedrückt werden, wohingegen das zum Starten erforderliche Drehmoment abhängig von der Motordrehzahl und dem Zündzeitpunkt beispielsweise durch eine Kurve L4 in 9 ausgedrückt werden kann. Der Bereich in dem das Fahrzeug ohne Klopfen starten kann, liegt daher in einem Bereich A2, der nicht höher ist als die Kurve L3, jedoch nicht geringer ist als die Kurve L4, wodurch sich die untere Grenze der Motordrehzahl deutlich auf N0 verringert. Während die Leerlaufdrehzahl auf eine Drehzahlhöhe wie N0 gesenkt werden kann, gibt es einen nicht verwendbaren Bereich A3 (der hier nicht höher als 600 UpM ist), da es wahrscheinlich ist, dass die Fahrzeugkarosserie vibriert, wenn die Leerlaufdrehzahl abgesenkt wird.
  • Deshalb wird in diesem Fall die Leerlaufdrehzahl durch diesen nicht verwendbaren Bereich A3 definiert (in der Größenordnung von 600 UpM).
  • Bei einem typischen Fahrzeugmotor wird die Leerlaufdrehzahl angehoben, wenn die Klimaanlage an ist. Auch bei dem erfindungsgemäßen Motor wird die Leerlaufdrehzahl um eine vorherbestimmte Drehzahl (z. B. ungefähr 50 UpM) höher eingestellt, wenn die Klimaanlage an ist, als wenn die Klimaanlage aus ist.
  • Der erfindungsgemäße Motor kann auf jeden Fall die Leerlaufdrehzahl deutlich verringern, so dass er dadurch vorteilhaft ist, dass er den Kraftstoffverbrauch (Kraftstoffverbrauchsverhältnis) deutlich verringern kann.
  • 10 zeigt beispielsweise eine Kraftstoffverbrauchskennlinie abhängig von der Motordrehzahl. Da die Leerlaufgeschwindigkeit im Vergleich mit der auf dem in 9 gezeigten Bereich A1 basierenden Leerlaufdrehzahl (der Leerlaufdrehzahl des herkömmlichen Motors), 700 UpM, deutlich verringert werden kann, kann der Kraftstoffverbrauch in der Größenordnung von 10% bis 20% verbessert werden.
  • Außerdem kann die Teileinspritzung bei diesem Motor nicht nur beim Starten verwendet werden. Die Verbesserung des Ausgangsdrehmoments bei einem Niedrigdrehzahlbetrieb des Motors, die durch die Teileinspritzung bewirkt wird, kann stark zur Verbesserung seines Antriebsverhaltens beitragen.
  • Wenn eine solche Teileinspritzung bei einem Motor eines Fahrzeugs, wie z. B. einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe, verwendet wird, bei dem es nicht notwendig ist, insbesondere die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, um ein Klopfen beim Starten zu vermeiden und ein Startdrehmoment sicherzustellen, kann der Motor natürlich das Ausgangsdrehmoment bei einem Niedrigdrehzahlbetrieb erhöhen, was in starkem Maße zur Verbesserung des Antriebsverhaltens beiträgt.
  • Auch bei Anwendung in einem Motor eines Autos mit Handschaltgetriebe wird eine Drehmomentgrenze erzeugt, da das Ausgangsdrehmoment bei einem Niedrigdrehzahlbetrieb verbessert wird, weshalb seine Schwungscheibe mit einer größeren Trägheit versehen werden kann. Folglich ist es vorteilhaft, dass bei dem Getriebe eine Erzeugung von Klappergeräuschen verhindert werden kann.
  • Da die oben erwähnte Möglichkeit eines Klopfens beim Starten beseitigt werden kann, hat es auch ziemliche Vorteile hinsichtlich der Verbesserung des Kompressionsverhältnisses. Da das Klopfen eigentlich kaum aufgrund des Einlasskühleffekts auftritt, kann bei dem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung das Kompressionsverhältnis höhergesetzt werden. Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass ein Übergangsklopfen auftritt, das im Allgemeinen unmittelbar nach einer Beschleunigung auftreten könnte, weshalb der Zündzeitpunkt nach dem Beschleunigen schnell vorverlegt werden kann. Obwohl des Kompressionsverhältnis in dieser Hinsicht gesehen weiter erhöht werden kann, gibt es eine Grenze der Erhöhung des Kompressionsverhältnisses aufgrund des Klopfens beim Starten. Da ein solches Klopfen beim Starten beseitigt wird, hat die Erfindung den Vorteil, dass das Kompressionsverhältnis weiter erhöht werden kann.
  • Im Folgenden wird eine Ausbildung des Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung (nachstehend ebenfalls als Motor mit Zylindereinspritzung bezeichnet) gemäß einer zweiten Ausführungsform anhand der 11(A) bis 13(C) erläutert.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Bedingung zur Durchführung der Teileinspritzung spezifischer definiert als bei der ersten Ausführungsform, so dass die Teileinspritzung nur in Betriebszuständen durchgeführt wird, in denen sie effektiv ist. Es wird außerdem darauf aufgepasst, dass der Zündzeitpunkt geeignet gesteuert wird, wenn ein Umschalten zwischen dem Teileinspritzungsmodus und einem anderen Modus bewirkt wird.
  • Die Bedingungen für die Durchführung einer Teileinspritzung sind wie im Folgenden erläutert festgelegt, und die Teileinspritzung wird durchgeführt, wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind.
  • Bedingungen für die Durchführung einer Teileinspritzung
    • 1) Der Motorbetrieb befindet sich weder in dem Motoranhaltemodus noch in dem Startmodus. Es ist eine Voraussetzung, und eine Teileinspritzung ist überhaupt nicht notwendig, wenn der Motor nicht normal betrieben wird.
    • 2) Eine vorherbestimmte Zeit ist abgelaufen, nachdem durch eine nicht gezeigte Kraftstoffdruck-Erfassungseinrichtung bestimmt wurde, dass der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhrleitung 23B stromabwärts der Hochdruckkraftstoffpumpe 25 nicht hoch ist. Dies ist identisch zu der Bedingung für die Ermöglichung einer komprimierten Einspritzung. Diese Bedingung ist gesetzt, da die Teileinspritzung von der komprimierten Einspritzung begleitet wird. Um eine geschichtete Verbrennung zu schaffen ist es notwendig, dass der Kraftstoff vollkommen zerstäubt wird, d. h. mit hohem Druck eingespritzt wird. Außerdem wird der Einspritzdruck geringer als der Druck im Zylinder, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 21 mit einem geringen Kraftstoffdruck angetrieben wird, weshalb der Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzventil 21 zurückströmen kann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 21 öffnet, was verhindert werden sollte.
    • 3) Die Wassertemperatur ist größer als die Wassertemperatur beim Starten im Magermodus (z. B. 75°C). Dies ist eine Motortemperaturbedingung, unter der eine geschichtete Verbrennung eine stabile Verbrennung ermöglicht.
    • 4) Die Motordrehzahl Ne ist kleiner als eine vorherbestimmte Drehzahl. Da die Teileinspritzung hinsichtlich der Ausgangsleistung weniger effektiv ist als beim stöchiometrischen Regelmodus oder dem angereicherten Modus, wenn die Motordrehzahl Ne zu hoch ist, ist der Drehzahlbereich, in dem die Wirkung der Teileinspritzung erhältlich ist, eingeschränkt.
    • 5) Ev ist größer als ein vorherbestimmter Wert. Er bezieht sich auf einen Klopferzeugungsbereich und definiert eine Bedingung, bei der eine klopfunterdrückende Teileinspritzung effektiv funktionieren kann.
    • 6) Ein Klopflernergebnis befindet sich in einem Zustand, in dem die Möglichkeit, dass ein Klopfen erzeugt wird, groß ist. Dies ist außerdem eine Bedingung, unter der eine klopfunterdrückende Teileinspritzung effektiv funktionieren kann.
    • 7) Der Motorbetrieb befindet sich nicht in dem Magermodus (einschließlich sowohl des komprimierten Magermodus als auch des Magereinlassmodus). Der Grund hierfür ist, dass die Teileinspritzung in einem Niedriglastbereich des Motors, in dem der Magermodus gewählt ist, unnötig ist.
    • 8) Ein A/F-Tailing ist beendet. Diese Bedingung wird verwendet, um den Zustand der Stabilität von A/F (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) zu bestimmen. Dies wird verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmenge oder dergleichen genau zu setzen, wenn der Betrieb in die Teileinspritzung wechselt.
  • Wenn für den Fall, dass alle Bedingungen 1) bis 7) erfüllt sind, erfasst wird, dass ΔTPS größer ein vorherbestimmter Wert ist, wird ein A/F-Tailing zwanghaft beendet, bevor in den Teileinspritzmodus umgeschaltet wird, weil der Fahrer eine hohe Beschleunigung fordert.
  • Wenn die verschiedenen oben erwähnten Bedingungen erfüllt sind, wird die Teileinspritzung durchgeführt. Für die Impulsbreite (Kraftstoffeinspritzdauer) der Teileinspritzung wird ein Impuls (Hauptimpuls) Tinjm zum Zeitpunkt der Einlasshubeinspritzung und ein Puls (Unterpuls) Tinjs zum Zeitpunkt einer Kompressionshubeinspritzung wie folgt berechnet:
    Tinjm = (Tb × Kaf × Kels × Ktrn) × Kdinjm + Td
    Tinjs = (Tb × Kaf × Kels × Ktrn) × Kdinjs + Td
    wobei Kdinjm ein den Hauptimpuls teilender Koeffizient ist, Kdinjs ein den Unterimpuls teilender Koeffizient ist, Tb eine Basiszeit ist, Kaf ein Soll-A/F-Korrekturverstärkungsfaktor, Kels ein anderer Korrekturverstärkungsfaktor, Ktrn ein Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturverstärkungsfaktor und Td eine Totzeit ist.
  • Hier wird vorzugsweise sowohl für den Hauptimpuls Tinjm als auch für den Unterimpuls Tinjs mit einer minimalen Einspritzzeit, die bezüglich ihrer Einspritzdauer der Leistungsfähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend gesetzt ist, ein minimaler Begrenzungsprozess durchgeführt.
  • In dem Teileinspritzmodus wird verhindert, dass die Pulsbreite durch ΔPe gesetzt wird. Der Grund hierfür ist, dass, wenn sich der Einspritzzeitpunkt über zwei Hübe erstreckt, das Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abweicht, wenn die Pulsbreite auf ihre jeweiligen Einspritzzeitpunkte korrigiert wird, weshalb sich kein geeignetes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ergibt, oder die Regelung kompliziert wird, um ein geeignetes Gesamt-Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen.
  • Im Falle des Hauptimpulses wird der Einspritzbeendigungszeitpunkt auf die Endstufe des Einlasshubes oder in die Nähe der Kompressionshubstartzeit eingestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird, wenn der Teileinspritzmodus aus einem anderen Modus als dem Teileinspritzmodus gestartet wird, und wenn der Einspritzmodus beendet ist, einen anderen Modus zu starten, der Zündzeitpunkt nur für eine vorherbestimmte Anzahl von Hüben auf dem des vorhergehenden Modus gehalten.
  • Wie es in 11(A) gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem der Teileinspritzmodus in den Einlasseinspritzmodus zu einem gewissen Zeitpunkt geschaltet wird, die Zündung für eine vorherbestimmte Anzahl von Hüben, nachdem der Einlasseinspritzmodus gestartet ist, zu einem Zündzeitpunkt bewirkt, der dem Teileinspritzmodus entspricht.
  • Da die Kraftstoffeinspritzung in den Teileinspritzmodus sich von dem Einlasshub zu dem Kompressionshub erstreckt, kann auch, wenn der Teileinspritzmodus in den Einlassein spritzmodus zu einem gewissen Zeitpunkt umgeschaltet wird, ein Zustand vorhanden sein, in dem die Zündung noch nicht durchgeführt wurde, da nur die Einlasshubeinspritzung in dem Teileinspritzmodus beendet ist oder die Kompressionshubeinspritzung nach der Einlasshubeinspritzung beendet ist oder noch vor sich geht.
  • In 11(A) befindet sich zu dem Zeitpunkt, zu dem das Einspritzmodusumschaltsignal ausgegeben wird, der vierte Zylinder (#4) in dem Prozess der Kompressionshubeinspritzung nach der Einlasshubeinspritzung in dem Teileinspritzmodus, wohingegen der zweite Zylinder (#2) nur die Einlasshubeinspritzung beendet hat und bereit ist, die darauf folgende Kompressionshubeinspritzung durchzuführen. Es fand daher in diesen Zylindern noch keine Zündung statt. In den 11(A) und 11(B) bezeichnen #1 bis #4 jeweils den ersten bis vierten Zylinder.
  • In einem solchen Fall wird eine Zündung auch nach Umschaltung der Einspritzmodi zu einem Zündzeitpunkt bewirkt, der dem Teileinspritzmodus entspricht. Beispielsweise werden in dem in 11(A) gezeigten Fall wenigstens der vierte Zylinder (#4) und der zweite Zylinder (#2) zu dem Zündzeitpunkt gezündet, der dem Teileinspritzzeitpunkt entspricht. Dann wird der Zündzeitpunkt auf den dem neuen Modus entsprechenden umgeschaltet, nachdem die Kraftstoffeinspritzung auf die dem neuen Modus entsprechende umgeschaltet wurde.
  • Da die Teileinspritzung ein Einspritzzustand ist, in dem kaum ein Klopfen erzeugt wird (hat einen klopfunterdrückenden Effekt), wird der Zündzeitpunkt der Teileinspritzung auf eine Vorverlegungsseite gesetzt, wohingegen der Zündzeitpunkt der Einlasseinspritzung auf eine Rücknahmeseite gesetzt wird, um zu verhindern, dass ein Klopfen auftritt. In den Fällen, in denen als Einspritzzustand die Teileinspritzung auch dann fortgeführt wird, nachdem ein Signal zum Umschalten der Teileinspritzung zu der Einlasseinspritzung ausgegeben wurde, wie denen des vierten Zylinders (#4) und des zweiten Zylinders (#2), wird der Zündzeitpunkt von seinem ursprünglichen Zeitpunkt (dem Zeitpunkt, der der Teileinspritzung entspricht) zurückgenommen, wenn die Zündung zu einem der Teileinspritzung entsprechenden Zündzeitpunkt durchgeführt wird, wodurch die Ausgangsleistung verringert wird.
  • 11(B) zeigt einen Fall, in dem der Einlasseinspritzmodus in den Teileinspritzmodus zu einem gewissen Zeitpunkt umgeschaltet wird. Auch in diesem Fall wird die Zündung eine vorherbestimmte Anzahl von Hüben nach Starten des Teileinspritzmodus zu einem Zündzeitpunkt bewirkt, der dem Einlasseinspritzmodus entspricht.
  • In 1(B) hat beispielsweise der erste Zylinder (#1) zu dem Zeitpunkt, an dem das Einspritzmodusschaltsignal ausgegeben wird, bereits die Einlasshubeinspritzung beendet, wohingegen sich der dritte Zylinder (#3) in dem Prozess der Einlasshubeinspritzung befindet. In diesem Fall wird daher sowohl in dem ersten als auch dem dritten Zylinder sogar nach Starten des Teileinspritzmodus die Zündung zu einem Zündzeitpunkt bewirkt, der dem Einlasseinspritzmodus entspricht.
  • In den Fällen, in denen sogar nach Ausgabe eines Signals zum Umschalten der Einlasseinspritzung zu der Teileinspritzung als Einspritzzustand die Einlasseinspritzung fortgeführt wird, wird der Zündzeitpunkt von seinem ursprünglichen Zeitpunkt (Zeitpunkt, der der Einlasseinspritzung entspricht) vorverlegt, wenn die Zündung zu dem Zündzeitpunkt bewirkt wird, der der Teileinspritzung entspricht, wodurch die Möglichkeit eines Klopfens größer wird.
  • Deshalb wird bei dieser Ausführungsform unabhängig von dem Zeitpunkt des Signals zum Umschalten der Einspritzmodi die Zündung während der Teileinspritzung zu einem Zündzeitpunkt für die Teileinspritzung bewirkt, um die Motorausgangsleistung sicherzustellen, wohingegen die Zündung während der Einlasseinspritzung zu einem Zündzeitpunkt für die Einlasseinspritzung bewirkt wird, um das Klopfen zu unterdrücken.
  • In 11(B) wird in dem vierten Zylinder (#4) die Kraftstoffeinspritzung auf der Basis eines Signals durchgeführt, das zu dem Zeitpunkt erhalten wird, an dem der Betriebsmodus in den Teileinspritzmodus umgeschaltet wird. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch einen neuen Modus bewirkt, d. h. durch den Teileinspritzmodus, und die Zündung wird zu einem Zündzeitpunkt durchgeführt, der dem Teileinspritzmodus entspricht.
  • Da der Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wie oben erwähnt ausgebildet ist, kann der Teileinspritzmodus (Teileinspritzregelung) beispielsweise wie in 12 gezeigt durchgeführt werden.
  • Als Erstes wird die Kraftstoffanzahl der durch die Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung 105 erfassten Kraftstoffeigenschaftsinformation (Kraftstoff-Oktanzahlinformation) bestimmt (Schritt S10). Dann wird der Motorbetriebszustand gelesen, d. h., der die Motordrehzahl Ne, die Drosselöffnungsgröße θth, die Kühlwassertemperatur, die Einlassluftmenge, die Einlasstemperatur, den Atmosphärendruck und dergleichen umfasst (Schritt S20).
  • Danach wird beurteilt, ob die Bedingungen für die Teileinspritzung erfüllt sind (Schritt S35). D. h., ob alle diese Bedingungen erfüllt sind oder nicht: 1) Der Motorbetrieb befindet sich we der im Motoranhaltemodus noch in dem Startmodus, 2) eine vorherbestimmte Zeit ist abgelaufen, nachdem bestimmt worden ist, dass der Kraftstoffdruck hoch ist, 3) die Wassertemperatur ist größer als die Wassertemperatur für das startende Magermodus, 4) die Motordrehzahl ist kleiner als eine vorherbestimmte Drehzahl, 5) EV ist größer als ein vorherbestimmter Wert, 6) ein Klopflernergebnis ist in einem Zustand, in dem die Möglichkeit der Erzeugung eines Klopfens hoch ist, 7) der Motorbetrieb befindet sich nicht in dem Magermodus, und 8) ein A/F-Tailing ist beendet.
  • Wenn die Bedingungen für die Teileinspritzung nicht erfüllt sind, dann geht der Fluss zu Schritt S80 weiter, in dem ein Flag A bestimmt wird. Der Flag A wird auf 1 bzw. 0 gesetzt, wenn die Teileinspritzregelung an oder aus ist. Wenn der Flag A 1 ist (d. h. die Teileinspritzregelung an ist), dann geht der Fluss zu Schritt S90 weiter, in dem die Teileinspritzregelung unterbrochen (beendigt) wird, der Flag A wird auf 0 zurückgesetzt, und der Fluss geht dann zu Schritt S110 weiter. Wenn der Flag A nicht 1 ist (d. h., dass die Teileinspritzregelung aus ist), dann geht der Fluss zu Schritt S130 weiter, um die Zündzeitregelung mittels des entsprechenden Modus (einem anderen als die Teileinspritzung) durchzuführen.
  • Wenn dahingegen die Bedingungen für die Teileinspritzung erfüllt sind, geht der Fluss zu Schritt S50 weiter, in dem der Flag A bestimmt wird. Wenn der Flag A 1 ist (d. h. die Teileinspritzregelung an ist), dann geht der Fluss zu Schritt S120 weiter, um die Zündzeitpunktsregelung mittels des Teileinspritzmodus durchzuführen.
  • Wenn nicht in Schritt S50 bestimmt wird, dass der Flag A 1 ist, dann geht der Fluss zu Schritt s60 weiter, um die Teileinspritzregelung (den Teileinspritzmodus) auszuführen. Nachdem die Teileinspritzregelung beendet ist, geht der Fluss zu Schritt S70 weiter, in dem der Flag A auf 1 gesetzt wird, und der Fluss geht weiter zu Schritt S110.
  • In dem Schritt S110 wird die Zündregelung durchgeführt, während der Zündzeitpunkt des vorherigen Betriebsmodus aufrechterhalten wird. Dieser Schritt umfasst einen Fall, in dem ein anderer Modus als die Teileinspritzung in den Teileinspritzmodus umgeschaltet wird (in dem der Fluss nacheinander mit den Schritten S35, S50, S60, S70 und S110 weitermacht), und einen Fall, in dem der Teileinspritzmodus in einen anderen Modus als die Teileinspritzung umgeschaltet wird (in dem der Fluss nacheinander mit den Schritten S35, S80, S90 und S110 weitermacht). In beiden Fällen wird die Zündregelung so durchgeführt, dass bis zur Umschaltung der Kraftstoffeinspritzung in die des neuen Modus der Zündzeitpunkts des vorherigen Betriebsmodus aufrechterhalten wird, um dem Kraftstoffeinspritzmodus zu entsprechen.
  • In dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung noch in der Teileinspritzung liegt, wenn die Teileinspritzung zu der Einlasseinspritzung umgeschaltet wird, wird die Zündung daher zu einem Zündzeitpunkt für die Teileinspritzung bewirkt, um die Motorausgangsleistung sicherzustellen, wohingegen in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung noch in der Einlasseinspritzung liegt, wenn die Einlasseinspritzung zu der Teileinspritzung umgeschaltet wird, die Zündung zu dem Zündzeitpunkt für die Einlasseinspritzung durchgeführt wird, um ein Klopfen zu unterdrücken.
  • Die 13(A) bis 13(C) sind Diagramme, die die Drehmomentkennlinien zeigen, die bei der Teileinspritzung und bei der Einlasseinspritzung erzeugt werden. 13(A) zeigt eine Kennlinie des Drehmoments (T) bezüglich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F), wenn ein optimaler Zündzeitpunkt erhalten wird. 13(B) zeigt eine Kennlinie des Drehmoments (T) bezüglich des Zündzeitpunktes (IG) bei einem optimalen Luft/Kraftstoffverhältnis. 13(C) zeigt eine Kennlinie des Drehmoments (T) bezüglich des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F), wenn der Zündzeitpunkt auf einen Klopfpunkt (K-Punkt) gesetzt ist.
  • Wie es in 13(A) gezeigt ist, wird ein größeres Ausgangsdrehmoment bei der Einlasseinspritzung erreicht als bei der Teileinspritzung, wenn der optimale Zündzeitpunkt (der Zündzeitpunkt, an dem das höchste Ausgangsdrehmoment erhalten wird), gewählt wird. Wie es in 13(B) gezeigt ist, wird, wenn der Zündzeitpunkt (IG) hinsichtlich der Unterdrückung des Klopfens gesetzt ist, ein höheres Ausgangsdrehmoment bei der Teileinspritzung erhalten als bei der Einlasseinspritzung. Bei einem solchen Zündzeitpunkt, bei dem, wie es in 13(B) gezeigt ist, die Unterdrückung des Klopfens der Einstellung des Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) entsprechend in Betracht gezogen wird, gibt es einen großen Bereich, in dem ein höheres Ausgangsdrehmoment bei der Teileinspritzung erhalten werden kann als bei der Einlasseinspritzung. Aus solchen Kennlinien ist erkennbar, dass die Teileinspritzung auch hinsichtlich der Ausgangsleistung effektiv ist.
  • Wie es in 13(C) gezeigt ist, kann außerdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F), das das maximale Drehmoment liefert, bei der Teileinspritzung geringer eingestellt werden, was insbesondere zur Erhöhung der Ausgangsleistung in einem Antriebszustand effektiv ist, der einem Fall entspricht, in dem die Drossel vollkommen offen ist.

Claims (11)

  1. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung, umfassend ein Kraftstoffeinspritzventil, das im Einsatz Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine einspritzt, eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung, die im Einsatz einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfasst, und eine Regeleinrichtung, die im Einsatz das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass Kraftstoff abhängig von den Erfassungsergebnissen, die durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfasst werden, während eines Kompressionshubes unter einer geringen Last hauptsächlich so eingespritzt wird, dass eine geschichtete Verbrennung durchgeführt wird, und Kraftstoff während eines Einlasshubes unter einer mittleren bis hohen Last hauptsächlich so einspritzt wird, dass eine Vorgemischverbrennung durchgeführt wird, wobei die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil bei einem Betrieb des Motors bei Motordrehzahlen mit einem vorherbestimmten Wert oder weniger in einem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last so antreibt und regelt, dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während des Einlasshubes um so viel früher eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzündet, und dass der Kraftstoff während des Kompressionshubes eingespritzt wird, um die geschichtete Verbrennung anstatt der Vorgemischverbrennung durchzuführen.
  2. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezielle Betriebsbereich ein Betriebsbereich ist, in dem eine Temperatur der Verbrennungskraftmaschine einen vorherbestimmten Wert hat oder höher ist.
  3. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last unabhängig von einem Lastzustand eine im Wesentlichen konstante Kraftstoffmenge während des Einlasshubes eingespritzt wird, wohingegen während des Kompressionshubes eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die im Wesentlichen proportional zu dem Lastzustand ist.
  4. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last der Kraftstoff während des Einlasshubes in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass ein Luft/Kraftstoffverhältnis die Größenordnung von 30 bis 60 annimmt, wohingegen der Kraftstoff während des Kompressionshubes in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass ein Gesamt-Luft/Kraftstoffverhältnis fetter wird als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis.
  5. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass, wenn in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last beurteilt wird, dass der durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfasste Betriebszustand in einen Betriebszustand fällt, in dem die Vorgemischverbrennung ein Klopfen verursacht, der Kraftstoff während des Einlasshubes aus dem Kraftstoffeinspritzventil um so viel früher eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzündet, und dass der Kraftstoff während des Kompressionshubes zur Verursachung der geschichteten Verbrennung eingespritzt wird.
  6. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil so antreibt und regelt, dass, wenn eine Startanforderung von einem Fahrer eines mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs in dem speziellen Betriebsbereich unter mittlerer bis hoher Last bei einem Leerlauf der Maschine erfasst wird, der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während des Einlasshubes um so viel früher eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzündet, und dass der Kraftstoff während des Kompressionshubes zur Verursachung der geschichteten Verbrennung eingespritzt wird.
  7. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil abhängig von den Erfassungsergebnissen, die von der Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfasst worden sind, so antreibt und regelt, dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während des Kompressionshubes wenigstens unter der geringen Last hauptsächlich so eingespritzt wird, dass ein Magerbetriebsmodus durchgeführt wird, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis größer ist als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis, und dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während des Einlasshubes unter der mittleren bis hohen Last hauptsächlich so eingespritzt wird, dass entweder ein stöchiometrischer Betriebsmodus, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis entspricht, oder ein angereicherter Betriebsmodus durchführt wird, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis geringer ist, als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, und die Regeleinrichtung außerdem das Kraftstoffeinspritzventil in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last so antreibt und regelt, dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil während des Einlasshubes um so viel früher eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzündet, und dass der Kraftstoff während des Kompressionshubes anstatt des stöchiometrischen Betriebsmodus oder des angereicherten Betriebsmodus zur Verursachung der geschichteten Verbrennung eingespritzt wird, wobei beide Modi den durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfassten Erfassungsergebnisse entsprechend gewählt werden
  8. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung in dem speziellen Betriebsbereich eine Kraftstoffeinspritzmenge so setzt, dass ein Gesamt-Luft/Kraftstoffverhältnis, das auf der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubes und einer Kraftstoffeinspritzmenge während des Kompressionshubes basiert, einen Wert annimmt, der nahe an einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis liegt.
  9. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine ist, wobei jeder Zylinder mit dem Kraftstoffeinspritzventil versehen ist, und die Regeleinrichtung die Zeit der Kraftstoffeinspritzung jedes der Zylinders so setzt, dass eine Kraftstoffeinspritzzeit eines Zylinders während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last sich nicht mit einer Kraftstoffeinspritzzeit eines anderen Zylinders während des Kompressionshubes überlappen kann.
  10. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine außerdem eine Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Kraftstoffeigenschaften umfasst, und die Regeleinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubes in dem speziellen Betriebsbereich unter der mittleren bis hohen Last dem durch die Kraftstoffeigenschaft-Erfassungseinrichtung erfassten Erfassungsergebnis entsprechend korrigiert.
  11. Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung und Zylindereinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine außerdem eine Zündzeiteinstellungs-Regeleinrichtung zur Regelung einer Zündzeiteinstellung der Maschine umfasst, die Regeleinrichtung zum Antrieb und zur Regelung des Kraftstoffeinspritzventils eine Moduswahleinrichtung aufweist, die einen Verbrennungsmodus aus (i) einem Schichtverbrennungsmodus, in dem das Kraftstoffeinspritzventil so geregelt wird, dass, wenn sich der Betriebszustand in dem Niedriglastbereich befindet, Kraftstoff während des Kompressionshubes eingespritzt wird, (ii) einem Teilschichtverbrennungsmodus, in dem das Kraftstoffeinspritzventil so geregelt wird, dass, wenn sich der Betriebszustand in dem speziellen Betriebsbereich befindet, der Kraftstoff während des Einlasshubes um so viel vor der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubes eingespritzt wird, dass sich der Kraftstoff nicht selbst entzünden kann, und (iii) einem Vorgemisch-Verbrennungsmodus gewählt wird, in dem das Kraftstoffeinspritzventil so geregelt wird, dass, wenn sich der Betriebszustand weder in dem Niedriglast-Betriebsbereich noch in dem speziellen Betriebsbereich befindet, der Kraftstoff während des Einlasshubes so eingespritzt wird, dass die Maschine betrieben wird, und wenn die Moduswahleinrichtung zwischen dem (ii) Teilschichtverbrennungsmodus und dem (i) Schichtverbrennungsmodus oder dem (iii) Vorgemisch-Verbrennungsmodus umschaltet, die Zündzeiteinstellungs-Regeleinrichtung die Zündeinstellung dem momentanen Verbrennungsmodus entsprechend wenigstens so lange hält, bis die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung des Kraftstoffeinspritzventils tatsächlich von einem momentanen Verbrennungsmodus auf einen anderen Verbrennungsmodus umgeschaltet wird.
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