DE69920552T2

DE69920552T2 - Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer selbstgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69920552T2
Application number: DE69920552T
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Toyota-shi Yanagihara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: DE69920552D1; JPH11236848A; EP0937883A2; US6173691B1; EP0937883B1; EP0937883A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstzündende Brennkraftmaschine.
2. Stand der Technik
Bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine hat der Dispersionsgrad des in die Brennkammer der Maschine eingespritzten Brennstoffs eine großen Einfluß auf die Verbrennung. Wenn der Brennstoff über die gesamte Brennkammer verteilt wird, sinkt die pro Volumeneinheit erzeugte Wärmemenge und dadurch die Verbrennungstemperatur, so daß eine gleichmäßige Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x abläuft. Da um die Brennstoffpartikel ausreichend Luft vorhanden ist, wird auch kein Ruß erzeugt. Bekannt ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine, bei welcher während des Kompressionshubs 60 Grad vor dem oberen Totpunkt Brennstoff eingespritzt wird und dieser sich über die Brennkammer verteilt (siehe japanisches Dokument 7-317588 (Kokai)).
Wenn in der Brennkammer ein hoher Druck herrscht, steigt der Luftwiderstand, so daß der eingespritzte Brennstoff sich nicht problemlos über die gesamte Brennkammer verteilt. Demzufolge wurde diese selbstzündende Brennkraftmaschine so konstruiert, daß während des Kompressionshubs 60 Grad vor dem oberen Totpunkt und damit bei geringem Druck in der Brennkammer Brennstoff in diese gespritzt wird.
Bekannt ist auch eine Dieselmaschine, bei welcher im Schwachlastbetrieb schon zeitig eine große Brennstoffmenge zur Erzeugung eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisses und dann eine kleine Brennstoffmenge in die Brennkammer gespritzt wird und das Zünden des Luft-Brennstoff-Gemischs erfolgt, während im Starklastbetrieb schon zeitig eine kleine Brennstoffmenge und dann eine große Brennstoffmenge in die Brennkammer gespritzt wird und das Zünden des Luft-Brennstoff-Gemischs erfolgt siehe japanisches Dokument 8-82219 (Kokai)).
Wenn der eingespritzte Brennstoff sich wie im japanischen Dokument 7317588 (Kokai) beschrieben in der Brennkammer verteilen kann, läuft bei einer kleinen Brennstoffeinspritzmenge eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x und Kohlenwasserstoffen ab. Selbst wenn bei zunehmender Brennstoffeinspritzmenge versucht wird, daß der eingespritzten Brennstoff sich über die Brennkammer verteilt, zündet dieser jedoch zeitig. Sobald das frühe Zünden des eingespritzten Brennstoffs erfolgt, steigt die Temperatur in der Brennkammer, so daß das Zünden noch früher beginnt. Dadurch wird die Verbrennung allmählich intensiver, so daß nicht nur Klopfen auftritt, sondern auch große Mengen NO_x und Ruß erzeugt werden.
Dadurch kann bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine im Falle einer großen Brennstoffeinspritzmenge der Zündzeitpunkt, welcher eine sanfte Verbrennung gewährleistet, nicht mehr gesteuert werden. Wenn aber die Steuerung des eine sanfte Verbrennung gewährleistenden Zündzeitpunktes möglich wäre, könnte eine solche Verbrennung bei Erzeugung von nur wenig NO_x und Ruß erreicht werden.
Bei der im japanischen Dokument 8-82219 (Kokai) beschriebenen Dieselmaschine wird der Zündzeitpunkt nicht gesteuert.
Im Dokument JP 62-203959 ist eine Dieselmaschine mit Vor- und Haupteinspritzung beschrieben, bei welcher der Zündzeitpunkt für den im Voreinspritzvorgang eingespritzten Brennstoff erfaßt und das Intervall zwischen dem Vor- und dem Haupteinspritzen eingestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei welcher der Zündzeitpunkt entsprechend gesteuert wird, um einer sanfte Verbrennung zu gewährleisten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine selbstzündende Brennkraftmaschine bereitgestellt, welche folgende Merkmale aufweist, eine Brennkammer, ein Brennstoffeinspritzelement zum Einspritzen von Brennstoff in die Brennkammer, eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen einer ersten Brennstoffmenge zu einem in einem vorbestimmten Bereich innerhalb der letzten Hälfte des Kompressionshubs liegenden Zeitpunkt und zum Einspritzen einer zweiten Brennstoffmenge zu einem späteren Zeitpunkt als dem im vorbestimmten Bereich liegenden Zeitpunkt, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Reaktionszustandes des zuerst eingespritzten Brennstoffs und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Einspritzmenge oder des Einspritzzeitpunktes des zuerst einzuspritzenden Brennstoffs oder/und der Einspritzmenge oder des Einspritzzeitzeitpunktes des danach einzuspritzenden Brennstoffs auf der Grundlage des von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Zustandes, damit der zuerst eingespritzte Brennstoff nicht vor dem danach eingespritzten Brennstoff verbrennt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar.
1 zeigt die Gesamtansicht einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.
Die 2A, 2B, 3A und 3B zeigen unterschiedliche Einspritzeitpunktbereiche.
4 zeigt in Diagrammform die Druckänderung in der Brennkammer.
5 zeigt den Kompressionsverhältnisbereich einer Brennkraftmaschine.
Die 6A und 6B zeigen den Einspritzzeitpunkt.
Die 7A und 7B zeigen Tafeln zur Brennstoffeinspritzgesamtmenge Q.
Die 8A und 8B zeigen Tafeln zu den Einspritzstartzeitpunkten θS₁ und θS₂.
9 zeigt in Diagrammform die Ausgangsspannung eines Klopfsensors und die Ausgangsspannung einer Spitzehalteschaltung.
10 zeigt in Diagrammform die Änderung der maximalen Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors und die Änderung der Einspritzmenge Q₁.
11 zeigt im Flußplan die Einspritzsteuerung bei einer ersten Ausführungsform.
12 zeigt die Änderung der maximalen Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors und die der Einspritzmenge Q₁.
13 zeigt im Flußplan die Einspritzsteuerung bei einer zweiten Ausführungsform.
14 zeigt den Verlauf der Druckänderung in einer Brennkammer.
15 zeigt im Flußplan die Einspritzsteuerung bei einer dritten Ausführungsform.
16 zeigt die Änderung der maximalen Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors und die des Einspritzstartzeitpunktes θS₂.
17 zeigt im Flußplan die Einspritzsteuerung bei einer vierten Ausführungsform.
18 zeigt in Diagrammform die Betriebsbereiche einer Brennkraftmaschine.
Die 19A und 19B zeigen Einspritzzeitpunkte.
20 zeigt im Flußplan die Einspritzsteuerung bei einer fünften Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Maschinenkörper, das Bezugszeichen 2 einen Zylinderblock, das Bezugszeichen 3 einen Zylinderkopf, das Bezugszeichen 4 einen Kol ben, das Bezugszeichen 5 eine Brennkammer, das Bezugszeichen 6 ein elektrisch gesteuertes Brennstoffeinspritzelement, das Bezugszeichen 7 ein Einlaßventil, das Bezugszeichen 8 einen Einlaßkanal, das Bezugszeichen 9 ein Auslaßventil und das Bezugszeichen 10 einen Auslaßkanal. Der Einlaßkanal 8 ist über ein entsprechendes Rohr 11 an einen Saugbehälter 12 und dieser wiederum über eine Ansaugleitung 13 an den Kompressor 15 eines Abgasturboladers 14 an angeschlossen. Der Abgaskanal 10 ist über eine Abgasabzweigleitung 16 und eine Abgasleitung 17 an die Abgasturbine 18 des Abgasturboladers 14 angeschlossen.
Die Abgasabzweigleitung 1b und der Saugbehälter 12 sind über einen Abgasrückführkanal (nachfolgend „AR-Kanal" genannt) 19 miteinander verbunden. Im AR-Kanal 19 ist ein elektrisch gesteuertes Ventil 20 angeordnet. Die Brennstoffeinspritzelemente 6 sind über Brennstoffzuführleitungen 21 und einen Verteiler 22 an den Brennstoffbehälter angeschlossen. Der Verteiler 22 wird von einer elektrisch gesteuerten fördermengenveränderlichen Brennstoffpumpe 23 mit Brennstoff gespeist. Vom Verteiler 22 wird über die Leitungen 21 den Brennstoffeinspritzelementen 6 Brennstoff zugeführt. Der Verteiler 22 ist mit einem Brennstoffdrucksensor 24 zum Erfassen des in diesem herrschenden Brennstoffdrucks ausgerüstet. Das Ausgangssignal des Brennstoffdrucksensors 24 wird zur Fördermengensteuerung der Brennstoffpumpe 23 genutzt, um den Brennstoffdruck im Verteiler 22 auf den Sollwert zu bringen.
Die Brennkraftmaschine ist mit einer elektronischen Steuereinheit 30 ausgerüstet, deren Digitalcomputer mit einem ROM 32, Einem RAM 33, einem Mikroprozessor (CPU) 34, einem Eingabeterminal 35 und einem Ausgabeterminal 36 bestückt ist, welche über einen Zweigwegbus miteinander gekoppelt sind.
Das Ausgangsignal des Brennstoffdrucksensors 24 wird über einen entsprechenden A/D-Wandler 37 zum Eingabeterminal 35 gesendet. In der Brennkammer 5 ist ein Verbrennungsdrucksensor 25 zum Erfassen des Drucks in dieser angeordnet. Das Ausgangssignal des Verbrennungsdrucksensors 25 wird über einen entsprechenden A/D-Wandler 37 zum Eingabeterminal 35 gesendet. Der Maschinenkörper 1 ist außerdem mit einem Klopfsensor 26 zum Erfassen der Schwingungsintensität der Maschine ausgerüstet. Das Ausgangssignal des Klopfsensors 26 wird zum Eingabeterminal I einer Spitzenhalteschaltung 39 gesendet. Das Ausgabeterminal = der Spitzenhalteschaltung 39 wird über einen entsprechenden A/D-Wandler 37 zum Eingabeterminal 35 gesendet.
An das Beschleunigungspedal 40 ist ein Lastsensor 41 zum Erzeugen einer dem Pedalbetätigungsweg L proportionalen Spannung angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 40 wird über einen entsprechenden A/D-Wandler ins Eingabeterminal 35 eingegeben. An das Eingabeterminal 35 ist auch ein Kurbelwinkelsensor 42 angeschlossen, welcher bei jeweils 30 Grad Kurbelwellendrehwinkel einen Ausgangsimpuls erzeugt. Das Ausgabeterminal 36 ist über eine entsprechende Steuerschaltung 38 an die Brennstoffeinspritzelemente 6, das AR-Steuerventil 20, die Brennstoffpumpe 23 und den Eingaberückstellkanal R der Spitzenhalteschaltung 39 angeschlossen.
Um bei der in 1 dargestellten Ausführungsform eine möglichst gleichmäßige Brennstoffverteilung in der Brennkammer 5 zu gewährleisten, ist das Brennstoffeinspritzelement 6 als eine mit zahlreichen Einspritzöffnungen versehene Hohldüse ausgeführt. Es ist jedoch bekannt, daß bei Verwendung eines solchen Einspritzelements 6 zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Brennstoffverteilung in der Brennkammer Fälle auftreten können, in welchen der Brennstoff verbrennt, aber auch Fälle, in welchen der Brennstoff nicht verbrennt. Diese Fälle werden in Verbindung mit den 2A, 2B, 3A und 3B erläutert.
Bei den in diesen Figuren dargestellten Diagrammen ist auf der Ordinate der Kurbelwinkel und auf der Abszisse die Maschinendrehzahl N aufgetragen, wobei die Brennstoffeinspritzmenge etwa 5 % (2A), 10 % (2B), 20 % (3A) bzw. mehr als 30 % (3B) der Maximalmenge beträgt.
In diesen Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen I den Einspritzzeitpunktbereich, in welchem wie in der Vergangenheit eine normale Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs abläuft, das Bezugszeichen II den Einspritzzeitpunktbereich, in welchem der eingespritzte Brennstoff nicht verbrennt, und das Bezugszeichen III den Einspritzzeitpunktbereich, in welchem aus dem eingespritzten Brennstoff fast kein NO_x und Ruß erzeugt wird.
Ob der eingespritzte Brennstoff verbrennt oder nicht verbrennt, ist abhängig von der Dichte und der Temperatur der Brennstoffteilchen. Mit anderen Worten, bei einer relativ geringen Brennstoffteilchendichte läuft im Falle einer hohen Temperatur der Brennstoffteilchen eine Verbrennung ab, während im Falle einer niedrigen Temperatur der Brennstoffteilchen keine Verbrennung stattfindet. Jedoch bei einer hohen Brennstoffteilchendichte findet unabhängig von der Temperatur der Brennstoffteilchen die Verbrennung statt.
Im letztgenannten Fall läuft die Verbrennung explosionsartig ab, und es werden große Mengen NO_x und Ruß erzeugt. Wenn die Temperatur in der Brennkammer 5 mehr als 427 °C (700 °K) beträgt, unterliegt der eingespritzte Brennstoff einer chemi schen Reaktion. Etwa bei 30 Grad vor dem oberen beträgt die Temperatur in der Brennkammer 5 weniger als 427 °C, so daß beim Einspritzen des Brennstoffs zu diesem Zeitpunkt dieser sich in der Brennkammer 5 verteilt, ohne einer chemischen Reaktion zu unterliegen. Wenn dann der Kolben 4 nach oben bewegt wird und die Temperatur in der Brennkammer 5 einen bestimmten Wert überschreitet, geht der um die Brennstoffteilchen verdampfte Brennstoff eine Verbindung mit Sauerstoff ein. Genauer ausgedrückt, die an den Enden der geradkettigen Kohlenwasserstoffe gebundenen Kohlenstoffatome werden von den Sauerstoffradikalen angegriffen, so daß an diesen Stellen zuerst Aldehydgruppen entstehen und diese dann in Hydroxylgruppen übergehen.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die Brennstoffteilchen dicht beieinander liegen, d.h. die Brennstoffteilchendichte groß ist, geht die bei der Oxidationsreaktion des um die Teilchen verdampften Brennstoffs entstehende Wärme auf die Brennstoffteilchen über, so daß deren Temperatur steigt. Dadurch werden die Kohlenwasserstoffe in den Brennstoffteilchen in Wasserstoffmoleküle H₂ und Kohlenstoff C aufgespaltet. Die bei dieser thermischen Spaltung erzeugten Wasserstoffmoleküle H₂ verbrennen explosionsartig und erzeugen eine hohe Temperatur, so daß NO_x gebildet wird. Wenn bei der thermischen Spaltung Kohlenstoff C erzeugt wird, werden die Kohlenstoffatome aneinander gebunden, so daß ein Teil davon als Ruß ausgestoßen wird. Wenn bei einer hohen Brennstoffteilchendichte die Brennstoffteilchen in der Brennkammer 5 verteilt sind, ohne daß diese einer chemischen Reaktion unterliegen, führt die thermische Spaltung der Kohlenwasserstoffe in den Brennstoffteilchen zur Erzeugung von NO_x und Ruß.
Wenn aber der Brennstoff etwa nach 30 Grad vor dem oberen Totpunkt eingespritzt wird, unterliegt dieser sofort einer chemischen Reaktion, so daß durch die dabei erzeugte Wärme die Kohlenwasserstoffe in den Brennstoffteilchen aufgespaltet und dabei NO_x und Ruß werden. Mit anderen Worten, wenn die Brennstoffteilchendichte hoch ist und eine große Brennstoffmenge eingespritzt wird, werden unabhängig vom Brennstoffeinspritzeitpunkt NO_x und Ruß erzeugt.
Bei geringer Brennstoffteilchendichte ist eine vollkommen andere Situation zu verzeichnen. Nachfolgend wird die bei einer niedrige Brennstoffteilchendichte, einer Brennstoffeinspritzmenge von weniger als 30 % der Maximalmenge und bei verteilten Brennstoffteilchen ablaufende Verbrennung, d.h. die im Einspritzzeitpunktbereich III gemäß den 2A, 2B, 3A und 3B ablaufende Verbrennung beschrieben.
Die in 4 dargestellte Kurve zeigt die aus der Kompressionswirkung des Kolbens 4 resultierende Änderung des Drucks P in der Brennkammer 5. Wie aus 4 hervor geht, steigt ab 60 Grad vor dem oberen Totpunkt der Druck P in der Brennkammer 5 stark an. Dieser Druckverlauf ist unabhängig vom Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils 7 bei allen Brennkraftmaschinen mit hin und her sich bewegenden Kolben zu verzeichnen. Mit steigendem Druck P in der Brennkammer 5 steigt auch der Luftwiderstand, so daß der eingespritzte Brennstoff sich nicht über einen großen Bereich ausbreitet. Um aber ein Ausbreiten des eingespritzten Brennstoffs über einen großen Bereich zu erreichen, muß der Brennstoff bei einem niedrigen Druck P in der Brennkammer 5 in diese gespritzt werden.
Wie aus den 2A, 2B, 3A und 3B hervor geht, liegt der Einspritzzeitpunktbereich III bei etwa 50 Grad vor dem oberen Totpunkt. Wenn der Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs III eingespritzt wird, verteilen die Brennstoffteilchen sich über einen großen Bereich. Da die Brennstoffeinspritzmenge weniger als 30 % der Maximalmenge beträgt, ist eine relativ geringe Brennstoffpartikeldichte in der Brennkammer zu verzeichnen.
Bei einer geringen Brennstoffteilchendichte ist der Raum zwischen den Brennstoffteilchen groß. Wenn der verdampfte Brennstoff um die Brennstoffteilchen sich mit Sauerstoff verbindet, geht nicht viel der vom verdampften Brennstoff erzeugten Reaktionswärme auf die Brennstoffteilchen über, so daß diese nicht aufgespaltet werden. Das heißt, daß fast keine Wasserstoffmoleküle H₂ freigesetzt werden oder fast kein Kohlenstoff C freigesetzt wird. Wenn dann mit fortschreitender Kompression die Temperatur der Brennstoffteilchen weiter steigt, beginnt der verdampfte Brennstoff um die Brennstoffteilchen im wesentlichen simultan zu verbrennen.
Bei dieser Verbrennung tritt keine örtliche Temperaturerhöhung auf. Da die Brennstoffteilchen verbreitet sind, sinkt die pro Volumeneinheit erzeugte Wärmemenge. Demzufolge sinkt die Verbrennungstemperatur insgesamt und es läuft eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x ab. Da außerdem die Brennstoffteilchen von ausreichend Luft umgeben sind, wird kein Ruß mehr erzeugt.
Wie bereits erwähnt, beträgt bei den in den 2A, 2B und 3A dargestellten Fällen die Brennstoffeinspritzmenge 5 %, 10 % bzw. 20 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge. Wenn in diesen Fällen der Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs III eingespritzt wird, läuft eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x oder Ruß ab. 3B zeigt den Fall, in welchem die Brennstoffeinspritzmenge mehr als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge beträgt. Wenn auch in diesem der Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs III eingespritzt wird, kann bei einer Brennstoffeinspritzmenge bis zu etwa 50 % der maximalen Einspritzmenge eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x und Ruß erreicht werden. Wenn die Brennstoffeinspritzmenge aber 50 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge beträgt, steigt selbst bei gut verteilten Brennstoffteilchen die Brennstoffteilchendichte, so daß NO_x und Ruß erzeugt werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei einer Brennstoffeinspritzmenge unter 50 % der gesamten Brennstoffeinspritzmenge und im Falle des Brennstoffeinspritzens zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs III eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NOx und Ruß abläuft.
Wie aus den 2A, 2B, 3A und 3B auch hervor geht, ist der letzte Einspritzzeitpunkt im Bereich III bei den in den 2A, 2B und 3A dargestellten Fällen der Grenzverlauf Y zwischen dem Bereich III und dem Bereich II und bei dem in 3B dargestellten Fall der Grenzverlauf XY zwischen dem Bereich III und dem Bereich I, welche im wesentlichen deckungsgleich sind. Bei einer Maschinendrehzahl N von 600 min^–1 liegen die Grenzen Y und XY nahe 50 Grad vor dem oberen Totpunkt. Mit steigender Drehzahl N verschieben diese sich in Richtung unterer Totpunkt des Kompressionshubs und erreichen bei 4000 min^–1 etwa 90 Grad vor dem oberen Totpunkt. Da zum Ausbreiten des eingespritzten Brennstoffs, d.h. zur Verringerung der Brennstoffteilchendichte eine bestimmte Zeit benötigt wird, muß mit steigender Maschinendrehzahl N der Einspritzzeitpunkt vorverlegt werden. Mit steigender Drehzahl N wird die Zeit zum Erwärmen der Brennstoffteilchen verfügbare Zeit kürzer, so daß der Einspritzzeitpunkt vorverlegt werden muß, um die Brennstoffteilchen auf die zum Zünden erforderliche Temperatur zu bringen. Das wird mit den in den 2A, 2B, 3A und 3B dargestellten Grenzverläufen Y und XY er reicht, welche sich mit steigender Drehzahl N in Richtung unterer Totpunkt verschieben.
Anzumerken ist jedoch, daß in der Praxis die Grenzen Y und XY nicht so deutlich verlaufen wie in den genannten Figuren dargestellt, so daß die dargestellten Grenzverläufe Y und XY als Näherungen des letzten Einspritzzeitpunktes im Bereich III anzusehen sind.
Nachfolgend wird das Einspritzen im Bereich II näher beschrieben. Wie bereits erwähnt, findet bei einer Brennstoffeinspritzmenge von etwa 30 % der maximalen Einspritzmenge und beim Einspritzen zu einem Zweitpunkt innerhalb des Bereichs II keine Verbrennung statt.
Wie auch bereits erwähnt, beträgt bei etwa 30 Grad vor dem oberen Totpunkt die Temperatur in der Brennkammer 5 weniger als 427 °C, so daß beim Einspritzen von Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs II keine chemische Reaktion abläuft. Da der Druck P in der Brennkammer 5 im Bereich II höher ist als im Bereich III, ist der Verteilungsgrad der Brennstoffteilchen im Bereich II kleiner als im Bereich III. Da aber die Brennstoffeinspritzmenge weniger als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge beträgt, ist selbst bei etwas sinkendem Brennstoffteilchenverteilungsgrad die Brennstoffteilchendichte relativ gering. Da bei geringer Brennstoffteilchendichte der Raum zwischen den Brennstoffteilchen größer wird, nehmen diese nur einen geringen Teil der bei der Oxidation des verdampften Brennstoffs erzeugten Wärme auf und werden deshalb nicht aufgespaltet. Dadurch läuft die Verbrennung nicht explosionsartig ab.
Wenn der verdampfte Brennstoff der Brennstoffteilchen einer Oxidationsreaktion unterliegt, werden, wie bereits erwähnt, an den Enden der geradkettigen Kohlenwasserstoffe Hydroxylgruppen gebildet. Beim Weiterbewegen des Kolbens 4 wird die Menge der geradkettigen Kohlenwasserstoffen mit anhängenden Hydroxylgruppen, d.h. die Menge an sauerstoffhaltigen, leicht brennbaren Kohlenwasserstoffen größer. Der Einspritzzeitpunktbereich II liegt zeitlich jedoch hinter dem Einspritzzeitpunktbereich III, so daß im Falle des Einspritzens von Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs II der eingespritzte Brennstoff die zum Zünden erforderliche Temperatur nicht erreicht. Demzufolge wird auch bei steigender Menge an sauerstoffhaltigen, leicht brennbaren Kohlenwasserstoffen keine Verbrennung ausgelöst.
In diesem Zustand, d.h. bei steigender Menge an sauerstoffhaltigen, leicht brennbaren Kohlenwasserstoffen ohne einsetzende Verbrennung erreicht der Kompressionshub den oberen Totpunkt. Wenn in diesem Fall keine Maßnahme ergriffen wird, kommt es zu einer Fehlzündung.
Wie aus den 2A, 2B und 3A hervor geht, verläuft der letzte Einspritzzeitpunkt im Bereich II, d.h. die Grenzlinie X zwischen dem Bereich II und dem Bereich I im wesentlichen parallel zur Grenzlinie Y. Mit anderen Worten, die Breite des Einspritzzeitpunktbereichs II, d.h. die Breite zwischen der Grenzlinie X und der Grenzlinie Y bleibt unabhängig von der Maschinendrehzahl N im wesentlichen konstant. Wie aus diesen drei Figuren ebenfalls hervor geht, wird mit steigendem Verhältnis aus tatsächlicher und maximaler Brennstoffeinspritzmenge die Breite zwischen der Grenzlinie X und der Grenzlinie Y geringer. Wie aus 3B hervor geht, verschwindet der Einspritzzeitpunktbereich II, wenn die Brennstoffeinspritzmenge größer wird als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge.
Bei dem in 2A dargestellten Fall beträgt die Brennstoffeinspritzmenge 5 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge, so daß bei einer Maschinendrehzahl N von 600 min^–1 die Grenzlinie X bei etwa 20 Grad vor dem oberen Totpunkt beginnt und die Breite zwischen der Grenzlinie X und der Grenzlinie Y von etwa 30 Kurbelwinkelgrade auf etwa 40 Kurbelwinkelgrade vergrößert wird. Bei dem in 2B dargestellten Fall beträgt die Brennstoffeinspritzmenge 10 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge, so daß bei einer Maschinendrehzahl N von 600 min^–1 die Grenzlinie X bei etwa 30 Grad vor dem oberen Totpunkt und die Breite zwischen der Grenzlinie X und der Grenzlinie Y von etwa 20 Kurbelwinkelgrade auf etwa 30 Kurbelwinkelgrade vergrößert wird. Bei dem in 3A dargestellten Fall beträgt die Brennstoffeinspritzmenge 20 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge, so daß bei einer Maschinendrehzahl N von 600 min^–1 die Grenzlinie X bei etwa 40 Grad vor dem oberen Totpunkt beginnt und die Breite zwischen der Grenzlinie X und der Grenzlinie X von etwa 10 Kurbelwinkelgrade auf etwa 15 Kurbelwinkelgrade vergrößert wird. Bei dem in 3B beträgt die Brennstoffeinspritzmenge mehr als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge, so daß der Brennstoffeinspritzzeitpunktbereich II verschwindet.
Da mit steigender Brennstoffeinspritzmenge die Brennstoffteilchendichte größer wird, muß der Brennstoffteilchenverteilungsgrad erhöht oder eine andere Maßnahme ergriffen werden, damit eine Verbrennung stattfindet. Da der Brennstoffteilchenverteilungsgrad sich mit der Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes erhöht, wird mit steigender Brennstoffeinspritzmenge der Einspritzzeitpunktbereich II kleiner.
Mit steigender Maschinendrehzahl N verschiebt der Einspritzzeitpunktbereich II sich zur Schwachlastseite. Das heißt, daß zum Verteilen des eingespritzten Brennstoffs eine bestimmte Zeit verstreicht. Wenn mit steigender Maschinendrehzahl der Einspritzzeitpunkt nicht vorverlegt wird, kann der Verteilungsgrad der Brennstoffteilchen nicht kleiner werden, so daß die erwähnte Verschiebung des Einspritzzeitpunktbereichs II zur Schwachlastseite erfolgt.
Anzumerken ist, daß die Grenzlinie X etwas deutlicher ausgedrückt wird als die beiden Grenzlinien Y und XY.
Wenn das Brennstoffeinspritzen im Bereich I erfolgt, findet wie bisher eine normale Verbrennung statt. Da im Einspritzzeitpunktbereich I ein hoher Druck P in der Brennkammer 5 herrscht (4) und demzufolge der eingespritzte Brennstoff sich nicht ausreichend verteilt, steigt die Brennstoffteilchendichte, so daß durch die Wärme, welche eine explosionsartige Verbrennung bewirkt, die Brennstoffteilchen aufgespaltet und somit große Mengen NO_x und Ruß erzeugt werden.
Wenn die Brennstoffeinspritzmenge weniger als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge beträgt und das Einspritzen im Bereich II erfolgt, findet wie bereits erwähnt keine Verbrennung statt. Wenn aber die Brennstoffeinspritzmenge mehr als 30 % der maximalen Einspritzmenge beträgt, verbrennt der eingespritzte Brennstoff, unabhängig vom Einspritzzeitpunkt. Wie aus 3B hervor geht, gibt es in diesem Fall nur die beiden Einspritzzeitpunktbereiche I und III.
Wenn bei einer Brennstoffeinspritzmenge von weniger als 30 der maximalen Brennstoffeinspritzmenge der Brennstoff sich verteilen kann, besteht die Möglichkeit einer Unterteilung des Einspritzzeitpunktbereichs in den Bereich I, in welchem eine explosionsartige Verbrennung stattfindet, in den Bereich III, in welchem eine sanfte Verbrennung ohne Erzeugung von NO_x und Ruß abläuft, und den Bereich II, in welchem zwischen dem bereich I und dem Bereich III keine Verbrennung stattfindet. Wenn aber die Brennstoffeinspritzmenge mehr als 30 %, aber weniger als 50 % der maximale Brennstoffeinspritzmenge beträgt, kann der Einspritzzeitpunktbereich in den bereich I und den Bereich III unterteilt werden. Bei einer Brennstoffeinspritzmenge von mehr als 50 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge findet über den gesamten Brennstoffeinspritzbereich eine normale Verbrennung statt, wie es bisher der Fall ist.
Anzumerken ist, daß der aus den 2A, 2B und 3A ersichtliche Einspritzzeitpunktbereich II vom Kompressionsverhältnis und von der AG-Rate (Menge an Rückführabgas/(Menge an Ansaugluft + Menge an Rückführabgas)) beeinflußt wird. Das heißt, daß mit steigendem Maschinenkompressionsverhältnis im Einspritzzeitpunktbereich II der Druck in der Brennkammer 5 steigt, demzufolge die Brennstoffteilchen sich immer weniger ausbreiten können und die Gastemperatur in der Brennkammer 5 ebenfalls steigt. Wenn der Brennstoff zu einem Zeitpunkt innerhalb des aus den 2A, 2B und 3A ersichtlichen Bereichs eingespritzt wird, werden durch die erzeugte Wärme die Brennstoffteilchen aufgespaltet und entzünden sich. Das heißt, daß mit steigendem Maschinenkompressionsverhältnis der Brennstoffeinspritzbereich, in welchem keine Verbrennung stattfindet, verschwindet.
Wenn jedoch die Abgasrückführrate erhöht wird, sinkt die Sauerstoffdichte um die Brennstoffteilchen, so daß die Oxidationswärme des aus den Brennstoffteilchen verdampften Brennstoffs geringer wird, und selbst dann, wenn der Verteilungsgrad der Brennstoffteilchen bis auf eine bestimmte Grö ße abfällt, die Brennstoffteilchen nicht mehr aufgespaltet werden. Demzufolge gibt es einen Einspritzeitpunktbereich II, in welchem trotz einer geringen Erhöhung des Maschinenkompressionsverhältnisses bei einer hohen Abgasrückführrate keine Verbrennung stattfindet.
Die Linie E in 5 repräsentiert die obere Grenze des Maschinenkompressionsverhältnisses in dem aus den 2A, 2B und 3A ersichtlichen Einspritzzeitpunktbereich II, in welchem keine Verbrennung stattfindet. Wie aus 5 hervor geht, beträgt bei der Abgasrückführrate Null die Obergrenze E des Maschinenkompressionsverhältnisses im Bereich II, in welchem keine Verbrennung stattfindet, etwa 16,0. Wenn das Maschinenkompressionsverhältnis 16,0 überschreitet, gibt es keinen Einspritzzeitpunktbereich mehr, in welchem keine Verbrennung stattfindet. Andererseits steigt mit steigender Abgasrückführrate die Obergrenze E des Maschinenkompressionsverhältnisses in dem Einspritzzeitpunktbereich II, in welchem keine Verbrennung stattfindet. Um ein Selbstzünden zu gewährleisten, muß das Maschinenkompressionsverhältnis mindestens etwa 12,0 betragen. Der Bereich des Maschinenkompressionsverhältnisses im Einspritzzeitpunktbereich II, in welchem keine Verbrennung stattfindet, ist in 5 schraffiert dargestellt.
Wenn die im Einspritzzeitpunktbereich II eingespritzte Brennstoffmenge weniger als 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge beträgt, wird nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs in der Brennkammer eine erhebliche Menge sauerstoffhaltiger, leicht brennbarer Kohlenwasserstoffe erzeugt. Wenn zu diesem Zeitpunkt, zu welchem keine Verbrennung stattfindet, erneut Brennstoff eingespritzt wird, verteilen die Brennstoffteilchen sich in der Brennkammer 5, ohne verbrannt zu werden. Wenn bei verteilten Brennstoffteil chen die Temperatur steigt, werden durch die erzeugte Wärme die Brennstoffteilchen an allen Stellen aufgespaltet. Die beim Aufspalten der Brennstoffteilchen erzeugten Wasserstoffmoleküle H₂ verbrennen, so daß der Druck in der gesamten Brennkammer 5 und somit die Temperatur in dieser steigt.
Wenn die Temperatur in der gesamten Brennkammer 5 steigt, beginnen die in dieser verteilten sauerstoffhaltigen, leicht brennbaren Kohlenwasserstoffe gleichzeitig zu verbrennen, so auch die beim zweiten Einspritzvorgang eingespritzten Brennstoffteilchen verbrennen. Wenn auf diese Weise an jeder Stelle in der Brennkammer 5 die Verbrennung beginnt, tritt keine örtliche Erhöhung der Verbrennungstemperatur auf, so daß die Verbrennungstemperatur in der gesamten Brennkammer insgesamt sinkt und die NO_x-Erzeugung unterdrückt wird. Da der im zweiten Einspritzvorgang eingespritzte Brennstoff nach dem Verteilen in der Brennkammer sofort verbrennen kann, ist um die Brennstoffteilchen ausreichend Luft vorhanden, so daß auch die Rußerzeugung unterdrückt wird.
Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung im Einspritzzeitpunktbereich II zunächst nur eine Brennstoffmenge von nicht mehr als 30 % der maximalen Einspritzmenge und dann beim zweiten Einspritzvorgang im wesentlichen am oberen Totpunkt des Kompressionshubs oder kurz danach die restliche Brennstoffmenge eingespritzt.
Bisher wird bei allen selbstzündenden Brennkraftmaschinen vor dem Haupteinspritzvorgang eine kleine Brennstoffmenge eingespritzt, daß ein Voreinspritzvorgang durchgeführt. Dieses Voreinspritzen erfolgt üblicherweise in dem aus den 2A, 2B und 3A ersichtlichen Einspritzzeitpunktbereich I. Deshalb findet eine Selbstzündung des im Voreinspritzvorgang eingespritzten Brennstoffs statt. Im Gegensatz dazu zündet der gemäß der vorliegenden Erfindung im Einspritzzeitpunktbereich II eingespritzte Brennstoff nicht selbst. In dieser Hinsicht unterscheidet der herkömmliche Voreinspritzvorgang sich deutlich vom Einspritzen im Einspritzzeitpunktbereich II.
6B zeigt nur den Einspritzzeitpunkt I₁ für den ersten Einspritzvorgang, während 6B den Einspritzzeitpunkt I₁ für den ersten Einspritzvorgang und den Einspritzzeitpunkt I₂ für den zweiten Einspritzvorgang bei einer spezifischen Maschinendrehzahl N, zum Beispiel 1500 min^–1 zeigt. In 6A ist auf der Abszisse die Brennstoffeinspritzgesamtmenge Q, in 6B auf der Abszisse die Maschinendrehzahl N aufgetragen.
In den 6A und 6B kennzeichnen die Bezugszeichen θS1 und θE1 den Einspritzbeginn bzw. das Einspritzende beim ersten Einspritzvorgang und die Bezugszeichen θS2 und θE2 den Einspritzbeginn bzw. das Einspritzende beim zweiten Ein spritzvorgang. Die 6A und 6B zeigen den Fall, in welchem der Brennstoffdruck im Verteiler 22 auf einen bestimmten konstanten Wert gehalten wird. Deshalb ist in den 6A und 6B die Brennstoffeinspritzmenge proportional dem Einspritzzeitpunkt. Wie aus 6B hervor geht, liegt der Einspritzzeitpunkt I₁ für den ersten Einspritzvorgang im Einspritzzeitpunktbereich II nahe der relativen Grenzlinie X und wird mit steigender Maschinendrehzahl N vorverlegt.
In 6A ist die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q als Funktion des Weges L des Beschleunigungspedals 40 und der Maschinendrehzahl N dargestellt. Die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q wird in Form der Tafel gemäß 7A vorher im ROM 32 gespeichert. Die Brennstoffeinspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ ist eine Funktion der gesam ten Brennstoffeinspritzmenge Q und der Maschinendrehzahl N. Die Einspritzmenge Q1 wird in Form der in 7B dargestellten Tafel ebenfalls vorher im ROM 32 gespeichert. Die Brennstoffeinspritzmenge Q1 beträgt 20 bis 30 % der maximalen Brennstoffeinspritzmenge. Der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für der den ersten Einspritzvorgang I₁ ist ebenfalls eine Funktion der gesamten Brennstoffeinspritzmenge Q und der Maschinendrehzahl N und wird in Form der in 8A dargestellten Tafel auch vorher im ROM 32 gespeichert. Der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ ist ebenfalls eine Funktion der gesamten Brennstoffeinspritzmenge Q und der Maschinendrehzahl N und wird in Form der in 8B dargestellten Tafel auch vorher im ROM gespeichert. Der Einspritzstartzeitpunkt θS2 liegt nahe oder hinter dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs.
9 zeigt die Ausgangsspannung des Klopfsensors 26 und die Ausgangsspannung der Spitzenhalteschaltung 39. Durch ein bei einem bestimmten Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs erzeugtes und vom Ausgabekanal 36 zum Rückstellkanal R der Spitzenhalteschaltung 39 gesendetes Rückstellsignal (9) wird die Spitzenhalteschaltung 39 auf Null zurückgestellt. Sobald das Rückstellen erfolgt ist, erscheint das Maximum der in den Eingabekanal I der Spitzenhalteschaltung 39 eingegebenen Ausgangsspannung E des Klopfsensors 26 am Ausgabekanal O der Spitzenhalteschaltung 39. Wenn bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dieses Rückstellsignal erzeugt wird, wird die Ausgangsspannung der Spitzenhalteschaltung 39 zum Maximalwert Emax der Ausgangsspannung des Klopfsensors 26 nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs gemacht.
10 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 zum Steu ern der Brennstoffeinspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ verwendet wird. Wenn nach dem normalen zweiten Einspritzvorgang I₂ das Brennstoffeinspritzen auf der Grundlage der in den Tafeln gemäß 7B, 8A bzw. 8B gespeicherten Einspritzmenge Q1 und Einspritzstartzeitpunkte θS1 und θS2 gesteuert wird, verbrennen der im ersten Einspritzvorgang und der im zweiten Einspritzvorgang eingespritzte Brennstoff, so daß eine sanft Verbrennung bei Erzeugung von nur wenig NO_x und Ruß stattfindet. Wenn aus irgendeinem Grund der im ersten Einspritzvorgang eingespritzte Brennstoff vor dem im zweiten Einspritzvorgang eingespritzten Brennstoff verbrennt, findet eine explosionsartige Verbrennung statt, so daß große Mengen NO_x und Ruß erzeugt werden. Wenn während des zweiten Einspritzvorgangs nicht genügend sauerstoffhaltige, leicht brennbare Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, verbrennt der zu diesem Zeitpunkt eingespritzte Brennstoff explosionsartig wie bei einer herkömmlichen Maschine und dabei werden große Mengen NO_x und Ruß erzeugt.
Wie aus den 2A, 2B, 3A und 3B jedoch hervor geht, findet bei Erhöhung der im ersten Einspritzvorgang eingespritzten Brennstoffmenge Q1 eine explosionsartige Verbrennung statt, so daß die Maschinenschwingungen allmählich stärker werden. Bei weiterer Vergrößerung der Brennstoffmenge Q1 und sattfindender explosionsartiger Verbrennung werden die Maschinenschwingungen extrem stark. Um eine explosionsartige Verbrennung zu verhindern, wird bei der ersten Ausführungsform die erste Brennstoffeinspritzmenge Q1 allmählich verringert, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine bestimmte Größe, d.h. die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 eine vorbestimmte Obergrenze K1 (10) überschreitet.
Wenn die erste Brennstoffeinspritzmenge Q1 verringert wird, sinkt die Schwingungsintensität der Maschine, doch wenn die Schwingungsintensität zu weit sinkt, werden sauerstoffhaltige, leicht brennbare Kohlenwasserstoffe nur in ungenügender Menge erzeugt, so daß die Gefahr einer explosionsartigen Verbrennung des im zweiten Einspritzvorgang eingespritzten Brennstoffs besteht. Wenn aber bei der ersten Ausführungsform die Schwingungsintensität der Maschine unter eine vorbestimmte Größe sinkt, d.h. die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Untergrenze K2 unterschreitet, wird die erste Einspritzmenge Q1 allmählich vergrößert, wie aus 10 ersichtlich ist.
11 zeigt das Programm zur Einspritzsteuerung bei der ersten Ausführungsform.
Gemäß diesem Programm wird zuerst in Schritt 100 aus der in 7A dargestellten Tafel die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q berechnet. Danach wird in Schritt 101 aus der in 7B dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 102 wird dann ermittelt, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Obergrenze K1 überschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. Emax > K1, geht der Ablauf zu Schritt 103 über, in welchem der Korrekturwert ΔQ für die Einspritzmenge Q1 um eine vorbestimmte Größe α verringert wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt 106 über. Bei Emax ≤ K1 geht der Ablauf zu Schritt 104 über, um zu ermitteln, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Untergrenze K2 unterschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. Emax < K2, geht der Ablauf zu Schritt 105 über, in welchem der Korrekturwert ΔQ um die vorbestimmte Größe α erhöht wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt 106 über.
In Schritt 106 wird der Korrekturwert ΔQ der Einspritzmenge Q1 zuaddiert. Mit anderen Worten, die Brennstoffeinspritzmenge Q1 wird bei Emax > K1 allmählich verringert, bei Emax K2 allmählich vergrößert.
Danach wird in Schritt 107 aus der in 8A dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 108 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q1 und des Einspritzstartzeitpunktes θS1 der Einspritzendzeitpunkt θE1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 109 wird die Einspritzmenge Q2 (=Q–Q1) für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. Danach wird in Schritt 110 aus der in 8B dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 111 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q2 und des Einspritzstartzeitpunktes θS2 der Einspritzendzeitpunkt θE2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet.
12 zeigt eine zweite Ausführungsform. Wenn bei dieser Ausführungsform die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 eine vorbestimmte Obergrenze K1 überschreitet, wird die erste Brennstoffeinspritzmenge Q1 zunächst rapide um eine vorbestimmte Größe β verringert, danach allmählich wieder vergrößert.
13 zeigt das Einspritzsteuerprogramm für die zweite Ausführungsform.
Gemäß diesem Programm wird zuerst in Schritt 200 aus der in 7A dargestellten Tafel die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q berechnet. In Schritt 201 wird aus der in 7B dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 202 wird dann ermittelt, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Obergrenze K1 überschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. Emax > K1, geht der Ablauf zu Schritt 203 über, um zu ermitteln, ob im vorhergehenden Verarbeitungszyklus Emax ≤ K1 war, d.h., ob im Zeitraum vom vorhergehenden zum momentan ablaufende Verarbeitungszyklus Emax über K1 angestiegen ist.
Wenn im Zeitraum vom vorhergehenden zum momentan ablaufenden Verarbeitungszyklus Emax die Grenze K1 überschritten hat, geht der Ablauf zunächst zu Schritt 204, in welchem der Korrekturwert ΔQ für die Einspritzmenge Q1 um eine vorbestimmte Größe β verringert wird, und dann zu Schritt 208 über. Wenn in Schritt 202 Emax ≤ K1 oder in Schritt 203 Emax ≤ K1 für den vorhergehenden Verarbeitungszyklus ermittelt wird, geht der Ablauf zunächst zu Schritt 205, in welchem der Korrekturwert ΔQ um die vorbestimmte Größe α (α<β) erhöht wird, und dann zu Schritt 206 über. In Schritt 206 wird ermittelt, ob der Korrekturwert ΔQ größer Null ist. Bei ΔQ ≥ 0 geht der Ablauf zunächst zu Schritt 207, in welchem ΔQ auf Null gebracht wird, und dann zu Schritt 208 über.
In Schritt 208 wird der Korrekturwert ΔQ der Einspritzmenge Q1 zuaddiert. Mit anderen Worten, die Einspritzmenge Q1 wird bei Emax > K1 schnell um die vorbestimmte Größe β verringert und dann allmählich wieder vergrößert.
In Schritt 209 wird aus der in 8A dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. Anschließend wird in Schritt 210 auf der Grundlage der Einspritzmenge Q1 und des Einspritzstartzeitpunktes θS1 der Einspritzendzeitpunkt θE1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 211 wird die Ein spritzmenge Q2 (=Q–Q1) für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 212 wird aus der in 8B dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. Schließlich wird in Schritt 213 auf der Grundlage der Einspritzmenge Q2 und des Einspritzstartzeitpunktes θS2 der Einspritzendzeitpunkt θE2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet.
14 zeigt eine dritte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wird der vom Verbrennungsdrucksensor 25 erfaßte Druck P in der Brennkammer 5 zur Berechnung der Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ und dieser wiederum zur Steuerung der Brennstoffmenge Q verwendet. In 14 repräsentiert die durchgehende Linie die Änderung des Drucks P in der Brennkammer 5, wenn der zuerst eingespritzte Brennstoff nicht von selbst zündet, die gestrichelte Linie die Änderung des Drucks P in der Brennkammer 5, wenn von dem zuerst eingespritzte Brennstoff ein wenig verbrennt. Die Änderung des Drucks P, welche sich ergibt, wenn der zuerst eingespritzte Brennstoff sich nicht selbst entzündet und verbrennt, wird vorher gespeichert, und aus der Differenz zwischen diesem Druck und dem tatsächlich erfaßten Druck P wird die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ ermittelt.
Wenn die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ eine bestimmte Grenze überschreitet, findet eine explosionsartige Verbrennung statt. Wenn bei der dritten Ausführungsform Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ eine vorbestimmte Obergrenze KK1 überschreitet, wird die erste Einspritzmenge Q1 allmählich verringert, um eine explosionsartig ablaufende Verbrennung zu verhindern. Bei sinkender Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ werden sauerstoffhaltige, leicht brennbare Kohlenwasserstoffe in unzureichender menge erzeugt, so daß die Gefahr einer explosionsartigen Verbrennung des im zweiten Einspritzvorgang eingespritzten Brennstoffs besteht. Deshalb wird bei der dritten Ausführungsform die erste Einspritzmenge Q1 allmählich vergrößert, wenn die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ eine Untergrenze KK2 unterschreitet.
15 zeigt das Einspritzsteuerprogramm für die dritte Ausführungsform.
Gemäß 15 wird zuerst in Schritt 300 aus der in 7A dargestellten Tafel die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q berechnet. Dann wird in Schritt 301 aus der in 7B dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 302 wird auf der Grundlage des vom Verbrennungsdrucksensor 26 gesendeten Signals die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ berechnet. Danach wird in Schritt 303 ermittelt, ob die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ die Obergrenze KK1 überschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. dQ/dθ > KK1, geht der Ablauf zu Schritt 304 über, in welchem der Korrekturwert ΔQ für die Einspritzmenge Q1 um eine bestimmte Größe α verringert wird, bevor der Ablauf zu Schritt 307 übergeht. Bei dQ/dθ ≤ KK1 geht der Ablauf zu Schritt 305 über, in welchem ermittelt wird, ob die Wärmeerzeugungsrate dQ/dθ die Untergrenze KK2 unterschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. dQ/dθ < KK2, geht der Ablauf zunächst zu Schritt 306, in welchem der Korrekturwert ΔQ um die vorbestimmte Größe α erhöht wird, und dann zu Schritt 307 über.
In Schritt 307 wird der Korrekturwert ΔQ der Einspritzmenge Q1 zuaddiert. Mit anderen Worten, die Einspritzmenge Q1 wird bei dQ/dθ > KK1 allmählich verringert und bei dQ/dθ < KK2 allmählich vergrößert.
In Schritt 308 wird aus der in 8A dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. Anschließend wird in Schritt 309 auf der Grundlage der Einspritzmenge Q1 und des Einspritzstartzeitpunktes θS1 der Einspritzendzeitpunkt θE1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 310 wird die Einspritzmenge Q2 (=Q–Q1) für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 311 wird aus der in 8B dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 312 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q2 und des Einspritzstartzeitpunktes θS2 der Einspritzendzeitpunkt θE2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet.
16 zeigt eine vierte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wird der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ auf der Grundlage der Maximalspannung Emax des Klopfsensors 26 gesteuert. Wenn der zuerst eingespritzte Brennstoff nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs vor dem zweiten Einspritzvorgang I₂ verbrennt, steigt die Maschinenschwingungsintensität. Wenn in diesem Fall der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ vorverlegt wird, verbrennt der zuerst eingespritzte Brennstoff nicht vor dem zweiten Einspritzvorgang I₂, so daß der im ersten und der im zweiten Einspritzvorgang eingespritzte Brennstoff zusammen verbrennen können.
Wenn bei der vierten Ausführungsform die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Obergrenze K1 überschreitet, wird der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ schnell um die vorbestimmte Größe γ vorverlegt und dann allmählich wieder verzögert.
17 zeigt das Einspritzsteuerprogramm für die vierte Ausführungsform.
Gemäß 17 wird zuerst in Schritt 400 aus der in 7A dargestellten Tafel die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q berechnet. Dann wird in Schritt 401 aus der in 7B dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 402 wird ermittelt, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Obergrenze K1 überschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. Emax > K1, geht der Ablauf zu Schritt 403 über, in welchem ermittelt wird, ob im vorhergehenden Verarbeitungszyklus Emax ≤ K1, d.h., ob im Zeitraum vom vorhergehenden zum momentan ablaufenden Verarbeitungszyklus Emax über K1 angestiegen ist.
Wenn im Zeitraum vom vorhergehenden zum momentan ablaufenden Verarbeitungszyklus Emax über K1 angestiegen war, geht der Ablauf zu Schritt 404 über, in welchem der Korrekturwert ΔθS für den Einspritzstartzeitpunkt θS2 um eine bestimmte Größe γ vorverlegt, bevor der Ablauf zu Schritt 408 übergeht. Wenn in Schritt 402 Emax ≤ K1 oder in Schritt 403 für den vorhergehenden Verarbeitungszyklus Emax ≤ K1 ermittelt wird, geht der Ablauf zunächst zu Schritt 405, in welchem der Korrekturwert ΔθS um die vorbestimmte Größe δ (δ<γ) verringert wird, und dann zu Schritt 406 über. In Schritt 406 wird ermittelt, ob der Korrekturwert ΔθS kleiner als Null ist. Bei ΔθS ≤ 0 geht der Ablauf zunächst zu Schritt 407, in welchem ΔθS auf Null gebracht wird, und dann zu Schritt 408 über.
In Schritt 408 wird aus der in 7A dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 409 wird aus der in 8A dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 410 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q1 und des Einspritzstartzeitpunktes θS1 der Einspritzendzeitpunkt θE1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 411 wird die Einspritzmenge Q2 (=Q–Q1) für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet.
In Schritt 412 wird der Korrekturwert ΔθS dem Einspritzstartzeitpunkt θS2 zuaddiert. Mit anderen Worten, bei Emax > K1 wird der Einspritzstartzeitpunkt θS2 rapide vorverlegt und dann allmählich wieder verzögert. In Schritt 413 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q2 und des Einspritzstartzeitpunktes θS2 der Einspritzendzeitpunkt θE2 für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet.
Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben. Wie bereits erwähnt, wird fast kein NO_x oder Ruß erzeugt, wenn das Brennstoffeinspritzen im Einspritzzeitpunktbereich III erfolgt. Die erzeugten NO_x- und Rußmengen werden kleiner, wenn nicht im Einspritzzeitpunktbereich II, sondern im Einspritzzeitpunktbereich III und im wesentlichen am oberen Totpunkt des Kompressionshubs oder nach diesem Brennstoff eingespritzt wird. Demzufolge sollte im Einspritzzeitpunktbereich III so viel wie möglich Brennstoff eingespritzt werden. Wenn im Einspritzzeitpunktbereich III Brennstoff eingespritzt wird und die Einspritzmenge nicht mehr als 50 % der maximalen Einspritzmenge beträgt, wird fast kein NO_x oder kein Ruß erzeugt.
Wie aus 18 hervor geht, wird bei der fünften Ausführungsform der Maschinenbetriebsbereich in einen Schwachlastbereich oder ersten Bereich F und einen Starklastbereich oder zweiten Bereich G unterteilt, im Einspritzzeitpunktbereich III mindestens einmal Brennstoff eingespritzt, wenn die Maschine im Bereich F arbeitet, im Einspritzzeitpunktbereich II eine erste Brennstoffmenge von nicht mehr als 30 der maximalen Einspritzmenge und dann etwa am oberen Totpunkt des Kompressionshubs oder danach eine zweite Brennstoffmenge eingespritzt, wenn die Maschine im Bereich G arbeitet. In 18 ist auf der Ordinate die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q und auf der Abszisse die Maschinendrehzahl N aufgetragen.
19A zeigt die Einspritzzeitpunkte I für den Betriebsbereich F bei einer spezifischen Maschinendrehzahl N, zum Beispiel 1500 min^–1 und den Zeitpunkt I₁ für den ersten Einspritzvorgang und den Zeitpunkt I₂ für den zweiten Einspritzvorgang für den Betriebsbereich G, während 19B die Zeitpunkte I₁ für den Betriebsbereich G zeigt. In 19A ist auf der Abszisse die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q und in 19B auf der Abszisse die Maschinendrehzahl N aufgetragen.
In den 19A und 19B kennzeichnet das Bezugszeichen θS den Einspritzstartzeitpunkt und das θE den Einspritzendzeitpunkt für den Einspritzvorgang I im Betriebsbereich F, das Bezugszeichen θS1 den Einspritzstartzeitpunkt und das Bezugszeichen θE1 den Einspritzendzeitpunkt für den ersten Einspritzvorgang I₁ im Betriebsbereich G, das Bezugszeichen θS2 den Einspritzstartzeitpunkt und das Bezugszeichen θE2 den Einspritzendzeitpunkt für den zweiten Einspritzvorgang I₂ im Betriebsbereich G.
In bezug auf die für die fünfte Ausführungsform geltende 19A ist anzumerken, daß der Einspritzendzeitpunkt θE für den Einspritzvorgang I auf etwa 70 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs festgelegt ist und etwa nahe 70 Grad vor dem oberen Totpunkt einmal Brennstoff eingespritzt wird. Auch in diesem Fall besteht die Möglichkeit, den Einspritzvorgang I in zwei Einspritzungen zu unterteilen.
Bei der fünften Ausführungsform wird die erste Einspritzmenge auf der Grundlage der maximalen Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 im Maschinenbetrieb G gesteuert.
20 zeigt das Einspritzsteuerprogramm für die fünfte Ausführungs form.
Gemäß 20 wird zuerst in Schritt 500 aus der in 7A dargestellten Tafel die gesamte Brennstoffeinspritzmenge Q berechnet. Danach wird in Schritt 501 ermittelt, ob die Maschine im Bereich F gemäß 18 arbeitet. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 502 über, in welchem auf der Grundlage der gesamten Brennstoffeinspritzmenge Q usw. der Einspritzstartzeitpunkt θS für den Einspritzvorgang I berechnet wird. Wenn die Maschine nicht im Bereich F, sondern im Bereich G arbeitet, geht der Ablauf zu Schritt 503 über, in welchem aus der in 7B dargestellten Tafel die Einspritzmenge Q1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet wird. In Schritt 504 wird dann ermittelt, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Obergrenze K1 überschritten hat. Wenn das der Fall ist, d.h. Emax > K1, geht der Ablauf zunächst zu Schritt 505, in welchem der Korrekturwert ΔQ um die vorbestimmte Größe α erhöht wird, und dann zu Schritt 508 über. Dagegen geht bei Emax ≤ K1 der Ablauf zu Schritt 506 über, in welchem ermittelt wird, ob die maximale Ausgangsspannung Emax des Klopfsensors 26 die Un tergrenze K2 unterschritten hat. Bei Emax < K2 geht der Ablauf zunächst zu Schritt 507, in welchem der Korrekturwert ΔQ um die vorbestimmte Größe α erhöht wird, und dann zu Schritt 508 über.
In Schritt 508 wird der Korrekturwert ΔQ der Einspritzmenge Q1 zuaddiert wird. Mit anderen Worten, wenn die Maschine im Bereich G arbeitet, wird bei Emax > K1 die Einspritzmenge Q1 allmählich verringert und bei Emax < K2 dann allmählich wieder vergrößert.
In Schritt 509 wird aus der in 8A dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS1 für den ersten Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 510 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q1 und des Einspritzstartzeitpunktes θS1 der Einspritzendzeitpunkt θE1 für den Einspritzvorgang I₁ berechnet. In Schritt 511 wird die Einspritzmenge Q2 (=Q–Q1) für den zweiten Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 512 wird aus der in 8B dargestellten Tafel der Einspritzstartzeitpunkt θS2 für den Einspritzvorgang I₂ berechnet. In Schritt 513 wird auf der Grundlage der Einspritzmenge Q2 und des Einspritzstartzeitpunktes θS2 der Einspritzendzeitpunkt θE2 für den Einspritzvorgang I₂ berechnet.
Bei den beschriebenen Fällen wurde entweder die erste Brennstoffeinspritzmenge oder der Einspritzzeitpunkt für den zweiten Einspritzvorgang gesteuert, doch es besteht auch die Möglichkeit, den Einspritzzeitpunkt für den ersten Einspritzvorgang oder die zweite Brennstoffeinspritzmenge zu steuern.
Wie bereits erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch Steuerung der Einspritzmengen oder der Einspritzzeit punkte über den gesamten Betriebsbereich der Maschine eine sanfte Verbrennung gewährleistet und somit die Erzeugung von NO_x und Ruß unterdrückt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, sind von Experten auf diesem Gebiet zahlreiche mögliche Modifikationen zu erkennen, welche aber zum Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche gehörend anzusehen sind.
Selbstzündende Brennkraftmaschine, bei welcher von etwa 90 Grad bis 20 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshub zuerst nicht mehr als 30 % der maximalen Brennstoffmenge und dann im wesentlichen am oberen Totpunkt des Kompressionshubs die restliche Brennstoffmenge eingespritzt wird. Mit steigender Schwingungsintensität der Maschine wird die zuerst einzuspritzende Brennstoffmenge verringert.

Claims

Selbstzündende Brennkraftmaschine, welche aufweist: eine Brennkammer, ein Brennstoffeinspritzelement zum Einspritzen von Brennstoff in die Brennkammer, eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen einer ersten Brennstoffmenge zu einem Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der letzten Hälfte des Kompressionshubs und zum Einspritzen einer zweiten Brennstoffmenge zu einem späteren Zeitpunkt als dem im genannten Bereich liegenden Zeitpunkt, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Reaktionszustandes des zuerst eingespritzten Brennstoffs und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Einspritzmenge oder/und des Einspritzzeitpunktes für den ersten Einspritzvorgang oder der Einspritzmenge oder des Einspritzzeitpunktes für den zweiten Einspritzvorgang auf der Grundlage des von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Erfassungsergebnisses, damit der zuerst eingespritzte Brennstoff nicht vor dem zweiten Einspritzvorgang verbrennt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Schwingungsintensi tät der Maschine erfaßt und die Steuervorrichtung eine Reduzierung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung eine schnelle Reduzierung der ersten Brennstoffeinspritzmenge und danach eine allmähliche Erhöhung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Schwingungsintensität der Maschine erfaßt und die Steuervorrichtung eine Reduzierung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Obergrenze überschreitet, und eine Erhöhung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Untergrenze unterschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Schwingungsintensität der Maschine erfaßt und die Steuervorrichtung den Einspritzzeitpunkt für das Einspritzen der zweiten Brennstoffmenge vorverlegt, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung den Einspritzzeitpunkt für den zweiten Einspritzvorgang schnell um einen bestimmten Kurbel winkel vorverlegt und diesen dann allmählich verzögert, wenn die Schwingungsintensität der Maschine eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs erfaßt und die Steuervorrichtung eine Reduzierung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs erfaßt und die Steuervorrichtung eine Reduzierung der ersten Brennstoffeinspritzmenge veranlaßt, wenn die Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs eine vorbestimmte Obergrenze überschreitet, und eine Erhöhung der ersten Einspritzmenge veranlaßt, wenn die Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs eine vorbestimmte Untergrenze unterschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung den Reaktionszustand des zuerst eingespritzten Brennstoffs aus der Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs erfaßt und die Steuervorrichtung den Einspritzzeitpunkt für den zweiten Einspritzvorgang vorverlegt, wenn die Wärmeerzeugungsrate des zuerst eingespritzten Brennstoffs eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die erste Brennstoffeinspritzmenge nicht mehr beträgt als 30 % der maximalen Einspritzmenge.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Einspritzzeitpunkt in einem Bereich zwischen etwa 90 Grad und etwa 20 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 11, wobei der früheste und auch der späteste Einspritzzeitpunkt im genannten Bereich sich mit steigender Maschinendrehzahl zum unteren Totpunkt des Kompressionshubs verschiebt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 12, wobei der früheste Einspritzzeitpunkt bei etwa 50 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt, wenn die Maschinendrehzahl 600 min^–1 beträgt, und bei etwa 90 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt, wenn die Maschinendrehzahl 4000 min^–1 beträgt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 12, wobei der späteste Einspritzzeitpunkt sich mit steigendem Verhältnis aus der ersten Einspritzmenge und der maximalen Einspritzmenge dem unteren Totpunkt des Kompressionshub nähert und die Differenz zwischen dem frühesten und dem spätesten Einspritzzeitpunkt mit Ansteigen dieses Verhältnisses geringer wird.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 14, wobei, wenn die erste Brennstoffeinspritzmenge 5 Prozent der maximalen Einspritzmenge und die Maschinendrehzahl 600 min^–1 beträgt, der späteste Einspritzzeitpunkt bei etwa 20 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressions hubs liegt und die Differenz zwischen den Einspritzzeitpunkten etwa 30 bis 40 Grad Kurbelwinkel beträgt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 14, wobei, wenn die erste Brennstoffeinspritzmenge 10 Prozent der maximalen Einspritzmenge und die Maschinendrehzahl 600 min^–1 beträgt, der späteste Einspritzzeitpunkt bei etwa 30 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt und die Differenz zwischen den Einspritzzeitpunkten etwa 20 bis 30 Grad Kurbelwinkel beträgt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 14, wobei, wenn die erste Brennstoffeinspritzmenge 20 Prozent der maximalen Einspritzmenge und die Maschinendrehzahl 600 min^–1 beträgt, der späteste Einspritzzeitpunkt bei etwa 40 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt und die Differenz zwischen den Einspritzzeitpunkten etwa 10 bis 15 Grad Kurbelwinkel beträgt.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei mit steigender Maschinendrehzahl der erste Brennstoffeinspritzzeitpunkt weiter vorverlegt wird.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Einspritzvorgang am oder hinter dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs durchgeführt wird.
Selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei der Maschinenbetriebsbereich in einen ersten Bereich oder Schwachlastbereich und einen zweiten Bereich oder Starklastbereich unterteilt wird und wobei die Einspritzvorrichtung 50 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs mindestens einmal Brennstoff einspritzt, wenn die Maschine im ersten Betriebsbereich arbeitet, und die Ein spritzvorrichtung die erste Brennstoffmenge zu einem im vorbestimmten Bereich liegenden Einspritzzeitpunkt und die zweite Brennstoffmenge zu einem späteren Zeitpunkt als dem im vorbestimmten Bereich liegenden Einspritzzeitpunkt einspritzt, wenn die Maschine im zweiten Betriebsbereich arbeitet.