DE60010176T2

DE60010176T2 - Selbstgezündete Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60010176T2
Application number: DE60010176T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Yokohama City Urushihara; Koji Yokosuka city Hiraya; Kazuya Hasegawa; Ken Naitoh; Tsuyoshi Taniyama; Akihiro Iiyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: EP1052391A2; US6267097B1; EP1052391A3; EP1052391B1; DE60010176D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstgezündete Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Tokkai Hei 7-332141, veröffentlicht vom Japanischen Patentamt im Jahr 1995, offenbart eine Brennkraftmaschine angefertigt zum Auszuführen einer Selbstzündung, um den Wärmenutzwert zu erhöhen.
In dieser Maschine wird Benzinkraftstoff in einen Einlasskanal eingespritzt, um ein vorgemischtes Kraftstoffgemisch auszubilden, und so eine Selbstzündung durch Verdichten des vorgemischten Kraftstoffgemischs mit dem hohen Verdichtungsverhältnis einer Direkteinspritzdieselmaschine, d. h. 14 bis 20 ausgelöst. Weil die Selbstzündung an vielen Orten in der Brennkammer erfolgt, kann der Verbrennungszeitraum verkürzt werden, sogar im Fall eines Kraftstoffgemischs mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, im Vergleich zu dem Fall, wenn Funkenzündung durchgeführt wird. Aus diesem Grund kann ein Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durchgeführt werden, was bei einer Funkenzündungsmaschine unmöglich war, und der Kraftstoffverbrauch kann erheblich reduziert werden.
Die Maschine ist zudem mit einer Zündkerze ausgerüstet, und führt die Funkenzündung unter Betriebsbedingungen durch, die ein Kraftstoffgemisch in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses verlangen, wie beispielsweise der Betrieb unter Volllast.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch, wenn das Verdichtungsverhältnis erhöht wird und Funkenzündung in einem Kraftstoffgemisch in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, tritt leicht Klopfen auf. Um das Klopfen zu verhindern, ist es notwendig, das Vorausgehen des Zündzeitpunkts zu begrenzen. Jedoch reduziert das Begrenzen des Vorausgehens des Zündzeitpunkts das erzeugte Drehmoment erheblich im Vergleich zu einer Funkenzündungsbrennkraftmaschine mit einem gewöhnlichen Verdichtungsverhältnis.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, das Verdichtungsverhältnis einer Brennkraftmaschine, die Verdichtungsselbstzündung und Funkenzündung zusammen ausführt, zu verbessern.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, den Zustand in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine zu verbessern, um Verdichtungsselbstzündung auszuführen.
Um die obigen Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung eine selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bereit.
Die Details sowie weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden im Rest der Beschreibung dargelegt und in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Prinzipdarstellung einer selbstgezündeten Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung.
2A und 2B sind Ablaufdiagramme zur Beschreibung eines Ventilhubzeitpunkts eines Einlassventils und Auslassventils, mit dem die Maschine ausgerüstet ist.
3A bis 3E sind Diagramme, die verschiedene Zustände einer Brennkammer zeigen, wenn die Maschine auf Niedriglast läuft.
4A bis 4D sind Diagramme, die verschiedene Zustände einer Brennkammer zeigen, wenn die Maschine auf Hochlast läuft.
5A und 5B sind Diagramme zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen der Maschinenlast, dem Ventilhub und einem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt.
6A und 6B sind Diagramme zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen einer Maschinendrehzahl, dem Ventilhub und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt.
7 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben einer Steuerroutine des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Zündmoduswechsel, durchgeführt von einer elektronischen Steuereinheit, gemäß der Erfindung.
8 ist ein Diagramm, das den Inhalt einer Zündmodus- und Kraftstoffeinspritzzeitpunktstabelle zeigt, die von elektronischen Steuereinheit gespeichert wird.
9 ist ein Schaubild, das den Inhalt einer Zündmodustabelle zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit gespeichert wird.
10A und 10B sind ähnlich zu den 5A und 5B, zeigen jedoch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
11A und 11B sind ähnlich zu den 6A und 6B, zeigen aber das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung.
12A–12D sind Schaubilder, die verschiedene Zustände der Brennkammer einer selbstzündenden Brennkraftmaschine nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wenn die Maschine auf Niedriglast läuft.
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Ventilhubs, des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Zündzeitpunkts der Maschine nach dem dritten Ausführungsbeispiel.
14 ist ähnlich zu 13, zeigt aber ein viertes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
15 ist ein Schaubild zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen der Maschinenlast, dem Ventilhub, dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt einer selbstzündenden Brennkraftmaschine nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
16 ist ähnlich zur 15, zeigt aber ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
17 ist ähnlich zu 13 und zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen umfasst eine Selbstzündende Viertaktzyklusbrennkraftmaschine 10 für Fahrzeuge gemäß dieser Erfindung eine Brennkammer 11, die durch einen sich hin- und herbewegenden Kolben 12 expandiert und kontrahiert wird.
Ein der Brennkammer 11 zugewandter Einlasskanal 13 und ein Auslasskanal 16 sind in der Maschine 10 ausgebildet.
Ein Einlassventil 14 ist im Einlasskanal 13 angeordnet.
Eine Einlasspassage 13A ist mit dem Einlasskanal 13 verbunden. Luft wird aus der Einlasspassage 13A durch den Einlasskanal 13 in die Brennkammer 11 eingesaugt, wenn das Einlassventil 14 geöffnet ist. Eine Klappe 22, die die Einlassluftflussmenge einstellt, ist in der Einlasspassage 13A vorgesehen. Ein Kraftstoffeinspritzer 19 und eine Zündkerze 20, die der Brennkammer 11 zugewandt sind, sind in der Maschine 10 vorgesehen. Der durch den Kraftstoffeinspritzer 19 in die Brennkammer 11 eingespritzte Kraftstoff wird mit der aus dem Einlasskanal 13 angesaugten Luft vermischt. Der Kolben 12 verdichtet dieses Kraftstoffgemisch.
Das verdichtete Kraftstoffgemisch verbrennt durch Selbstzündung aufgrund der Hitze der Verdichtung, oder durch Funkenzündung aufgrund eines Funkens der Zündkerze 20.
Ein Auslassventil 17 ist im Auslasskanal 16 angeordnet. Rauchgas wird durch eine Auslasspassage, nicht gezeigt, aus dem Auslasskanal 16 in die Atmosphäre abgelassen, wenn das Auslassventil 17 geöffnet ist.
Ein Ventiltaktungseinstellmechanismus 15 ist vorgesehen, um den Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 14 zu verändern, und ein Ventiltaktungseinstellmechanismus 18 ist vorgesehen, um den Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils 17 zu verändern. Die Ventiltatktungseinstellmechanismen 17 und 18 können Einrichtungen sein, die mit vielen Nocken mit unterschiedlichen Profilen versehen sind, um die Ventile zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu betätigen, und mit einem Mechanismus, um gezielt einen dieser Nocken einzusetzen. Solche Einrichtungen werden durch die Tokkai Hei 9-203307 offenbart, die vom Japanischen Patentamt im Jahr 1997 veröffentlicht wurde. Alternativ kann auch ein Magnetventilöffnungs-/Schließmechanismus eingesetzt werden.
Die Kraftstoffeinspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers 19, der Zündzeitpunkt der Zündkerze 20, die Öffnung der Klappe 22, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 durch die Ventiltaktungseinstellmechanismen 15, 18 werden von Signalen gesteuert, die von einer elektronischen Steuereinheit 1 (nachstehend abgekürzt als ECU 1) ausgegeben werden.
Um diese Steuerung durchzuführen, werden Signale von einem Luftmengenmesser 21, der eine Lufteinlassmenge in der Einlasspassage 13A ermittelt, von einem Kurbelwinkelsensor 22, der einen Kurbelwinkel der Maschine 10 ermittelt, von einem Beschleunigungspedaldrucksensor 24, der die Eindrückmenge eines Beschleunigungspedals ermittelt, und von einem Startschalter 25, der das Anlassen der Maschine 10 ermittelt, in die ECU 1 eingegeben.
Die ECU 1 umfasst einen Mikrocomputer, ausgerüstet mit einer Zentraleinheit (CPU), einem Festspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und einer Eingabe-/ Ausgabeschnittstelle (I/O-Schnittstelle).
Mit dem obigen Aufbau bestimmt die elektronische Steuereinheit 1 in Abhängigkeit einer Rotationsgeschwindigkeit N, berechnet aus dem Kurbelwinkel der Maschine 10, und einer Maschinenlast T, dargestellt durch die Eindrückmenge des Beschleunigungspedals, entweder die Funkenzündungsverbrennung oder die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durchzuführen. Entsprechend dem Bestimmungsergebnis werden die Klappenöffnung, die Ventiltaktung des Einlassventils 14 und Auslassventils 17, die Kraftstoffeinspritzmenge und Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers 19 und der Zündzeitpunkt der Zündkerze 20 bestimmt und entsprechende Signale ausgegeben.
Als nächstes wird die Steuerung der Ventiltaktung, durchgeführt von der ECU 1, mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben. Wenn die Funkenzündung durchgeführt wird, steuert die ECU 1 das Einlassventil 14 und das Auslassventil 17 so, dass sich deren Ventilöffnungsphasen in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts (TDC) des Auslasshubs des Kolbens 12 überlappen, wie in 2A gezeigt wird.
Wenn die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung ausgeführt wird, überlappen sich die Ventilschließphasen des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts (TDC) des Auslasshubs des Kolbens 12, wie in 2B gezeigt wird. Während dieser Überlappungsphase ist die Brennkammer 11 abgedichtet.
Als nächstes wird der Zustand jedes Hubs während eines Niedriglastbetriebs der Maschine 10 mit Bezug auf die 3A–3E beschrieben.
Während der Niedriglast werden von den Ventiltaktungsmechanismen 15 und 18 die Ventiltaktungen für die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung, wie in 2B gezeigt, eingesetzt.
In der ersten Hälfte des Auslasshubs des Kolbens 12 wird, wie in 3A gezeigt, Abgas aus der Brennkammer über den Auslasskanal 16 wie in einer gewöhnlichen Maschine vom Auslassventil 17 ausgestoßen.
In der zweiten Hälfte des Auslasshubs schließt das Auslassventil 17 und der aufsteigende Kolben 12 verdichtet das Abgas in der Brennkammer 11, wie in 3B gezeigt wird. Aufgrund der Verdichtung erreicht das Abgas hohe Temperatur und hohen Druck. Am Ende des Auslasshubs wird Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer 19 in die Brennkammer 11, die sich in einem abgedichteten Zustand befindet, eingespritzt.
Aufgrund des Einspritzens des Kraftstoffs in das Hochtemperaturgas treten Vor-Verbrennungsreaktionen auf, und die Zusammensetzung des Benzins wechselt zu einer reaktiveren Zusammensetzung, die Aldehyde enthält. Das Ausmaß dieser Zusammensetzungsveränderung hängt von der Zeit ab, die das Benzin in dem heißen Gas verbleibt. Wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverstellt wird, wird die Benzinzusammensetzung auf ein höheres Niveau gehoben, gerade bevor die Verbrennung startet. Umgekehrt, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, findet die Zusammensetzungsveränderung nur in einem kleinen Anteil des eingespritzten Kraftstoffs statt.
In der ersten Hälfte des folgenden Einlasshubs wird das Kraftstoffgemisch, das Benzin veränderter Zusammensetzung enthält, auf nahezu atmosphärischen Druck expandiert, während das Einlassventil 14 und Auslassventil 17 geschlossen bleibt. In der zweiten Hälfte des Einlasshubs wird das Einlassventil 14 geöffnet und frische Luft aus dem Einlasskanal 13 zur Brennkammer 11 angesaugt, wie in 3C gezeigt wird.
Im Verdichtungshub wird das Gemisch heißen Luft-Kraftstoffs veränderter Zusammensetzung und frischer Luft, wie in 3D gezeigt, verdichtet und letztendlich tritt die Verdichtungsselbstzündung ein, wie in 3E gezeigt wird.
Aufgrund der Erhöhung der Temperatur und des Drucks des Kraftstoffgemischs in der Brennkammer 11 und des Effekts der Zusammensetzungsveränderung findet diese Verdichtungsselbstzündung bei einem niedrigeren Verdichtungsverhältnis als bei einer herkömmlichen Selbstzündungsbrennkraftmaschine statt. Daher kann das Verdichtungsverhältnis der Maschine 10 auf 10–20 eingestellt werden, d. h. das untere Limit kann niedriger eingestellt werden als in einer herkömmlichen Selbstzündungsbrennkraftmaschine. Wenn das Verdichtungsverhältnis sogar im Volllastbetrieb, wenn die Funkenzündung ausgeführt wird, herabgesetzt wird, tritt Klopfen nicht einfach auf auch wenn der Zündzeitpunkt beträchtlich vorverstellt wird.
Aus diesem Grund kann durch Vorverstellen des Zündzeitpunkts ein großes Drehmomenterzeugt werden.
In einem Arbeitshub des Kolbens 12 drückt das Gas, das die Selbstzündungsverbrennung einging, den Kolben 12 nach unten und erzeugt ein Ausgangsdrehmoment.
Als nächstes wird der Zustand jedes Hubs während eines Hochlastbetriebs der Maschine 10 mit Bezug auf die 4A–4D beschrieben.
Während dieses Hochlastbetriebs wird von den Ventiltaktungseinstellmechanismen 15 und 18, wie in 2A gezeigt, die Ventiltaktung für Funkenzündungsverbrennung eingesetzt.
In diesem Fall werden die Auslass-, Einlass-, Verdichtungs- und Arbeitstakte, wie im Fall einer gewöhnlichen Funkenzündungsbrennkraftmaschine durchgeführt, und die Zündung des Kraftstoffgemischs durch die Zündkerze 20 nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt wie in einer gewöhnlichen Funkenzündungsbrennkraftmaschine durchgeführt.
Als nächstes wird die Steuerung der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung während des Niedriglastbetriebs, durchgeführt von der elektronischen Steuereinheit 1, beschrieben.
Die Verdichtungsselbstzündung wird von der Temperatur in der Brennkammer 11, dem Druck, der Kraftstoffkonzentration und dem Zusammensetzungsveränderungsmaß des Kraftstoffs in der Brennkammer 11 beeinflusst, und der Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt wird umso weiter vorverstellt, wie größer diese Faktoren sind. Mit anderen Worten findet die Verdichtungszündung bei einem niedrigeren Verdichtungsverhältnis statt. Jedoch, aus dem Gesichtspunkt des Wärmenutzwerts der Maschine 10, ist es wünschenswert, dass die Verdichtungsselbstzündung in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkt begonnen wird.
Wenn die Maschinenlast hoch ist, ist die Kraftstoffkonzentration im Kraftstoffgemisch hoch, so dass der Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt vorverstellt wird. Umgekehrt, wenn die Maschinenlast niedrig ist, ist die Kraftstoffkonzentration im Kraftstoffgemisch gering, so dass der Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt verzögert wird. Daher, um einen festgelegten Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt für verschiedene Lasten zu erhalten, muss der Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt entsprechend der Maschinenlast verändert werden.
Mit Bezug auf 5A und 5B werden abwechselnd drei Arten der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, wenn die Last T der Maschine 10 während der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung wechselt. Diese sind eine abgedichtete-Phase-Einspritzung in der Niedriglastregion, eine Verdichtungshubeinspritzung in der Mittellastregion, und eine Einlasshubeinspritzung in der Hochlastregion.
Die abgedichtete-Phase-Einspritzung spritzt Kraftstoff ein, wenn die Brennkammer 11 abgedichtet ist. Der Einspritzungszeitpunkt wird ebenso vorverstellt, je geringer die Last ist. Das heißt, dass die Zusammensetzungsveränderung im Benzinkraftstoff auf ein umso höheres Maß durchgeführt wird, je niedriger die Last ist.
Die Verdichtungshubeinspritzung spritzt Kraftstoff im Verdichtungshub des Kolbens 12 ein. Dies fördert die Verdichtungsselbstzündung durch das Erzeugen einer angereicherten Kraftstoffkonzentrationsschicht in der Brennkammer 11, ohne die Zusammensetzung des eingespritzten Kraftstoffs zu verändern. Ferner wird in der Verdichtungshubeinspritzung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt umso weiter verzögert, je geringer die Last ist, und die Zerstreuung des eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer unterdrückt.
Kraftstoffumformung und Kraftstoffgemischstratifizierung sind beides Mittel, um die Verdichtungsselbstzündung zu fördern, aber wenn diese verglichen werden, ergibt sich der folgende Unterschied. In der letzten Hälfte des Verdichtungshubs steigt die Temperatur des Gases in der Brennkammer 11 aufgrund der Verdichtung sprunghaft an, aber die Temperaturen der Wandoberfläche, die die Brennkammer 11 bildet, und des Kolbens 12 können damit nicht Schritt halten, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur der Wandoberfläche oder des Kolbens 12 im Vergleich zur Gastemperatur gering ist.
Deshalb hat das Gas, das mit der Wandoberfläche in Kontakt ist, eine niedrigere Temperatur als das Gas in der Nähe der Mitte der Brennkammer 11 und es entsteht eine thermale Grenzschicht zwischen den Gasen unterschiedlicher Temperatur. Dieses Phänomen wird Wandoberflächenabschreckung genannt.
In der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung, ungleich dem Fall der Funkenzündung, findet eine Flammenausbreitung nicht statt, so dass unverbranntes Material im Kraft stoffgemisch auf der Niedrigtemperaturseite der thermalen Grenzschicht zurückbleibt, was leicht zur Erzeugung von Hydrokarbonen (HC) führt.
In der stratifizierten Verbrennung wird das Kraftstoffgemisch jedoch um die Zündkerze 20 konzentriert, und der Kraftstoff breitet sich nicht auf die Niedrigtemperaturseite der thermalen Grenzschicht aus. Daher kann die Erzeugung von Hydrokarbonen (HC) unterdrückt werden.
In der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung eines stratifizierten Kraftstoffgemischs gibt es nämlich dadurch einen Vorteil, dass weniger Hydrokarbone (HC) erzeugt werden als in einer Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durch kombinierte Kraftstoffumformung und einheitliche Verbrennung. Der Grund, weshalb die elektronische Steuereinheit 1 eine Kraftstoffgemischstratifizierung in der mittleren negativen Lastregion anwendet, ohne allein von der Kraftstoffumformung abhängig zu sein, um die Verdichtungsselbstzündung zu fördern, ist auf diesem Faktor begründet.
Die Einlasshubeinspritzung spritzt Kraftstoff im Einlasshub ein, nachdem die abgedichtete Phase der Brennkammer 11 verstrichen ist. Weil die Kraftstoffkonzentration bei Hochlast hoch ist, kann ein angemessener Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt sogar dann erreicht werden, wenn die Stratifizierung des Kraftstoffgemischs unter mittlerer negativer Last nicht durchgeführt wird. Deshalb ist bei der Einlasshubeinspritzung der Einspritzzeitpunkt festgesetzt, ohne von der Last abzuhängen.
Zur selben Zeit beeinflusst die Drehgeschwindigkeit N der Maschine 10 ebenso den Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt. Weil sich die benötigte Zeit für die Zusammensetzungsveränderung des Kraftstoffs nicht ändert, auch wenn die Drehzahl N der Maschine 10 wechselt, wird sich der Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt mit der Drehzahl verändern, wenn die Kraftstoffeinspritzung darauf eingestellt wird, bei einem bestimmten Kurbelwinkel stattzufinden. Wenn z. B. die Drehzahl niedrig ist, rückt der Kurbelwinkel, bei dem die Verdichtungsselbstzündung beginnt, nach vorne. Umgekehrt, wenn die Drehzahl N hoch ist, wird der Kurbelwinkel, bei dem die Verdichtungsselbstzündung beginnt, verzögert. Aus diesem Grund muss der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in Abhängigkeit der Drehzahl verändert werden, so dass die Verdichtungsselbstzündung beim selben Kurbelwinkel, ohne von der Drehzahl abzuhängen, eingeleitet wird.
Mit Bezug auf die 6A und 6B wendet die elektronische Steuereinheit 1 drei Arten der Kraftstoffeinspritztaktung an, wenn sich die Drehzahl N der Maschine 10 während der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung verändert. Dieses sind eine abgedichtete-Phase-Einspritzung, eine Verdichtungshubeinspritzung und eine Einlasshubeinspritzung, ähnlich denen aus 5A und 5B.
In der niedrigen Drehzahlregion wird eine Einlasshubeinspritzung zu einem festgelegten Zeitpunkt durchgeführt.
In der mittleren Drehzahlregion wird eine Verdichtungshubeinspritzung durchgeführt. In der Verdichtungshubeinspritzung wird der Einspritzzeitpunkt entsprechend verzögert, je höher die Maschinendrehzahl N ist. Wenn der Einspritzzeitpunkt verzögert wird, wird das Maß der Kraftstoffkonzentration um die Zündkerze 20 höher, wenn die Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts (TDC) erreicht wird. Daher, durch Verkürzen der Zündverzögerungszeit von der Einspritzung zur Zündung, wird die Verdichtungsselbstzündung dazu gebracht, zum demselben Zeitpunkt stattzufinden, ohne von der Veränderung der Drehzahl N abzuhängen.
Die abgedichtete-Phase-Einspritzung wird in der hohen Drehzahlregion ausgeführt. In der abgedichteten-Phase-Einspritzung wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ebenso entsprechend der Drehzahl N verändert. Wenn die Drehzahl N niedrig ist, dauert der Zusammensetzungsveränderungszeitraum – wenn die Kraftstoffeinspritzung bei einem festgesetzten Kurbelwinkel durchgeführt wird – länger an als in dem Fall, wenn die Drehzahl N hoch ist.
Daher wird der Einspritzzeitpunkt umso weiter verzögert, je niedriger die Drehzahl N ist, so dass das Zusammensetzungsveränderungsniveau des Benzins nahe des oberen Verdichtungstotpunkts fast gleich wird.
In der obigen Beschreibung wurde das Verhältnis der Maschinenlast T und des Einspritzzeitpunkts, und das Verhältnis der Drehzahl N und des Einspritzzeitpunkts individuell behandelt, jedoch muss in der Praxis der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von sowohl der Maschinenlast T als auch der Drehzahl N bestimmt werden. Des halb bestimmt die ECU 1 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt durch Aufrufen einer Tabelle, die in 8 gezeigt ist, die die in 5A gezeigten Eigenschaften mit den in 6A gezeigten Eigenschaften kombiniert. Durch Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts des Kraftstoffeinspritzers 19 basierend auf dieser Tabelle, kann die Verdichtungsselbstzündung immer dazu gebracht werden, in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts stattzufinden, sogar wenn sich die Maschinenlast T und die Maschinendrehzahl N ändern.
Die ECU 1 führt die oben genannte Steuerung durch Ablaufen der Routine, die in 7 gezeigt wird, aus. Diese Routine wird nun beschrieben. Diese Routine wird in einem Intervall von beispielsweise 10 Millisekunden ausgeführt.
Zuerst wird in einem Schritt S10 eine Beschleunigungspedaldurchdrückmenge, ermittelt von dem Beschleunigungspedaldrucksensor 24, und ein Kurbelwinkel, ermittelt vom Kurbelwinkelsensor 23, gelesen.
In einem nächsten Schritt S12 wird die Last T der Maschine 10 aus der Beschleunigungspedaldurchdrückmenge errechnet.
Ebenso wird die Drehzahl N der Maschine 10 aus der Kurbelwinkelveränderung von dem unmittelbar vorausgehenden Anlass, zu dem die Routine ausgeführt wurde, errechnet.
Im nächsten Schritt S14 wird aus der Tabelle von 8 basierend auf der Last T und der Drehzahl N bestimmt, ob die Betriebsbedingungen einer Funkenzündungsverbrennungsregion oder einer Verdichtungsselbstzündungsverbrennungsregion entsprechen. Weil im Schritt S14 nur die Zündungsregion gelesen wird, kann die vereinfachte Tabelle, die in 9 gezeigt ist, anstelle der Tabelle in 8 verwendet werden.
In einem nächsten Schritt S16 wird aus den Leseergebnissen bestimmt, ob die Betriebszustände der Verdichtungsselbstzündungsverbrennungsregion entsprechen. Wenn sie der Verdichtungsselbstzündungsverbrennungsregion entsprechen, fährt die Routine mit einem Schritt S24 fort. Wenn sie nicht der Verdichtungsselbstzündungsverbrennungsregion entsprechen, fährt die Routine mit einem Schritt S18 fort.
Die Abwicklung von einem Schritt S18 bis zu einem Schritt S22 ist zu der Steuerung für eine gewöhnliche Funkenzündungsverbrennung äquivalent. Im Schritt S18 wird die Öffnung der Klappe 22 in Proportion zur Last T eingestellt, und im nächsten Schritt S20 werden die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 auf die Ventiltaktungen für die Funkenzündungsverbrennung, wie in 2A gezeigt, eingestellt. Ebenso wird im nächsten Schritt S22 die Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers 19, und der Zündzeitpunkt der Zündkerze 20 wie in einer gewöhnlichen Funkenzündungsbrennkraftmaschine gesteuert, und die Routine beendet.
Andererseits entspricht das Ablaufen vom Schritt S24 bis zu einem Schritt S36 der Steuerung für die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung.
Zuerst wird im einem Schritt S24 die Öffnung der Klappe 22 auf das Maximum eingestellt.
Im nächsten Schritt S26 werden die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 auf die Ventiltaktungen für Verdichtungsselbstzündungsverbrennung eingestellt, mit denen sich die Ventilschließtaktungen des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 überlappen, wie in 2B gezeigt wird.
Im nächsten Schritt S28 wird aus der Maschinenlast T und der Drehzahl N durch Aufrufen der Tabelle aus 8 wiederum bestimmt, ob die Betriebszustände einer abgedichteten-Phase-Einspritzung, einer Verdichtungshubeinspritzung oder einer Einlasshubeinspritzung entsprechen.
Wenn im Schritt S28 bestimmt wird, dass die Betriebszustände einer abgedichteten-Phase-Einspritzung entsprechen, fährt die Routine im Schritt S30 fort. Hierbei wird Einspritzzeitpunkt wiederum innerhalb der Grenzen der abgedichteten Phase festgesetzt, basierend auf der Maschinenlast T und der Drehzahl N durch Aufrufen der Tabelle aus 8. Die Routine fährt dann mit Schritt S36 fort.
Wenn im Schritt S28 festgestellt wird, dass die Betriebszustände der Verdichtungshubeinspritzung entsprechen, fährt die Routine mit Schritt S32 fort. Hierbei wird der Einspritzzeitpunkt basierend auf der Maschinenlast T und der Drehzahl N durch Aufrufen der Tabelle aus 8 wiederum im Bereich des Verdichtungshubs festgelegt.
Wenn in dem Schritt S28 bestimmt wird, dass die Betriebszustände der Einlasshubeinspritzung entsprechen, fährt die Routine mit Schritt S34 fort. Hierbei wird der Einspritzzeitpunkt auf einen vorbestimmten Zeitpunkt im Einlasshub festgesetzt und die Routine fährt mit Schritt S36 fort.
Im Schritt S36 wird die Routine, nach dem Einspritzen einer Kraftstoffmenge proportional zur Maschinenlast T im festgelegten Einspritzzeitpunkt, beendet.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit Bezug auf die 10A, 10B, 11A und 11B beschrieben.
Diese Ausführung ist eine Alternative zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, wie in den 5A, 5B und den 6A, 6B des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Last T gleich oder größer als eine vorbestimmte Last in der abgedichteten-Phase-Einspritzung ist, eine erste Einspritzung in der abgedichteten Phase, und eine zweite Einspritzung dann im Verdichtungshub ausgeführt, wie in 10A und 10B gezeigt wird.
Das Verhältnis der Einspritzmengen der ersten und der zweiten Einspritzungen wird umso größer eingestellt, je kleiner die Last T ist, mit anderen Worten, steigt der Anteil der ersten Einspritzung, wenn die Last T geringer wird. Wenn, wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels, der Einspritzzeitpunkt der abgedichteten-Phase-Einspritzung sich entsprechend der Last T verändert, kann die Einspritzung nahe dem oberen Totpunkt im Auslasshub durchgeführt werden.
Wenn die Verbrennung des unmittelbar vorangehenden Zyklus unter einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durchgeführt wird, liegt Sauerstoff im Rauchgas vor. Weil sich die Ventilschließtakte des Einlassventils 14 und Auslassventils 17, wie in 2B gezeigt, überlappen, wird das Rauchgas, das in der Brennkammer 11 zurückbleibt, in der letzteren Hälfte des Auslasshubs verdichtet. Wenn die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, wenn das sauerstoffenthaltende Rauchgas verdichtet wird, gibt es eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass sich der eingespritzte Kraftstoff entzündet. Dieses Ausführungsbeispiel eliminiert eine solche Wahrscheinlichkeit. Der Grund, weshalb der Anteil der ersten Einspritzung erhöht wird, wenn die Last T gering ist, ist der, dass die Einspritzmenge bei Niedriglast klein ist, und es notwenig ist, die Zusammensetzung des Benzinkraftstoffs auf ein hohes Niveau zu verändern, so dass die Verdichtungsselbstzündung nahe des oberen Verdichtungstotpunkts stattfindet.
Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Entschluss, ob die ersten und zweiten Einspritzungen ausgeführt werden oder nicht, ebenso basierend auf der Maschinendrehzahl N gemacht, wie in den 11A und 11B gezeigt wird.
Ferner, wenn bestimmt wird, dass die ersten und zweiten Einspritzungen ausgeführt werden, wird das Verhältnis der ersten und zweiten Einspritzungen ebenso in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl N festgelegt. Insbesondere erhöht sich der Anteil der ersten Einspritzung, je größer die Drehzahl N ist. Die Zeit von der Einspritzung zur Verdichtungsselbstzündung ist umso kürzer, je höher die Drehzahl N ist, deshalb ist die Zeit, die für die Zusammensetzungsveränderung verfügbar ist, ebenso kürzer.
Durch Erhöhen des Anteils der ersten Einspritzung wird folglich die Verdichtungsselbstzündung dazu gebracht, mit demselben Zeitpunkt, in dem die Zusammensetzungsveränderung stattfindet, zusammenzufallen.
Weil sowohl die Entscheidung, ob oder ob nicht die ersten und zweiten Einspritzungen auszuführen sind, als auch die Entscheidung über das Verhältnis der ersten Einspritzmenge und der zweiten Einspritzmenge in Abhängigkeit sowohl der Maschinenlast T als auch der Maschinendrehzahl N getroffen werden, sollten die Tabellen aus 10A und 11A in eine Tabelle integriert werden und die Entscheidungen mit Bezug auf die integrierte Tabelle getroffen werden, ähnlich dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Tabelle aus 5A und die Tabelle aus 6A in die Tabelle aus 8 integriert sind.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die 12A–12D und 13 beschrieben.
In Bezug auf die Hardware unterscheidet sich eine selbstzündende Brennkraftmaschine 10A nach diesem Ausführungsbeispiel von der Maschine 10 der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele dadurch, dass die Einlassluft der Maschine 10A durch einen Turbolader turbogeladen wird.
Andererseits, in Bezug auf die Software, unterscheidet sie sich von den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen dadurch, dass Verdichtungsselbstzündungsverbrennung nur in der Niedriglastregion ausgeführt wird, Funkenzündung des im Verdichtungshub eingespritzten Kraftstoffs in der Mittellastregion ausgeführt wird, und Funkenzündung des im Einlasshub eingespritzten Kraftstoffs in der Hochlastregion ausgeführt wird. Die Ventiltaktungen des Einlassventils 14 und des Auslassventils 17 werden entsprechend der Last T verändert, und in der Niedriglastregion, wenn Verdichtungsselbstzündungsverbrennung ausgeführt wird, wird die Phase, während der die Brennkammer 11 abgedichtet ist, vom Schließen des Auslassventils im Auslasshub bis zum Öffnen des Einlassventils 14 im Einlasshub eingestellt, wie in 12A–12D gezeigt wird. Es werden nämlich die Eigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels, wie in 2B gezeigt, angewendet.
Andererseits, unter Mittel- und Hochlast, wenn die Funkenzündungsverbrennung ausgeführt wird, werden die Ventilöffnungstaktungen des Einlassventils 14 und Auslassventils 17 dazu gebracht, sich nahe des oberen Verdichtungstotpunkts (TDC) des Auslasshubs zu überlappen, wie in 2A des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt wird.
In der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers 19 auf einen vorbestimmten Zeitpunkt in der abgedichteten Phase festgelegt. Zur selben Zeit, in der Verdichtungsselbstzündungsverbrennung, führt die Zündkerze 20 eine Hilfszündung durch. Der Einspritzzeitpunkt der Verdichtungshubeinspritzung wird auf einen vorbestimmten Zeitpunkt im Verdichtungshub festgelegt. Entsprechend wird der Einspritzzeitpunkt der Einlasshubeinspritzung auf einen vorbestimmten Zeitpunkt im Einlasshub festgelegt. Ebenso wird in der Funkenzündungsver brennung der Zeitpunkt der Funkenzündung durch die Zündkerze 20 nahe dem oberen Verdichtungstotpunkt festgelegt.
Als Ergebnis findet in der Mittellastregion stratifizierte Verbrennung durch Funkenzündung, und in der Hochlastregion einheitliche Verbrennung durch Funkenzündung statt.
Wenn eine abgedichtete-Phase-Einspritzung erfolgt, führt die Zündkerze 20 die Hilfszündung mit einer Taktung aus, die fast gleich ist zu der bei der abgedichteten-Phase-Einspritzung in der abgedichteten Phase, wie in den 12C und 13 gezeigt wird. Diese Hilfszündung verleiht dem Restgas um die Elektrode der Zündkerze 20 eine große Menge Energie und aktiviert einige der Sauerstoffmoleküle im Restgas und erzeugt freie Radikale. Weil diese freien Radikale ungebundene Elektronen haben, ist deren elektrisches Gleichgewicht instabil und deren Reaktivität sehr hoch, sie spalten die C-C-Bindungen der Kraftstoffmoleküle im Hydrokarbonsystem und neigen dazu H in C-H-Bindungen zu ersetzen. Aufgrund dieser Reaktionen werden die freien Radikale letztlich Aldehyde. Diese Änderung fördert die Verbrennungsreaktion durch Selbstzündung des Kraftstoffgemischs in der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts (TDC). Als Ergebnis dieser Förderung der Verbrennungsreaktion durch freie Radikale wird eine stabile Verdichtungsselbstzündungsverbrennung in dieser Maschine 10A bis zu hohen Drehzahlen durchgeführt, selbst wenn das Verdichtungsverhältnis auf 13 oder weniger eingestellt ist.
Ebenso, weil die Ventiltaktungen eingestellt sind, um eine abgedichtete Phase herbeizuführen, bleibt während der Verdichtungsselbstzündung ein großer Anteil Restgas in der Brennkammer zurück. Deshalb ist die Sauerstoffkonzentration des Kraftstoffgemischs des eingespritzten Kraftstoffs gering und die Brennkammer 11 wird aufgrund der Verbrennung des Kraftstoffgemischs nicht übermäßig heiß.
Ebenso gibt es aufgrund der Flammenausbreitung keine lokale Aufheizung von Teilen wie im Fall der Funkenzündung, weil die Verdichtungsselbstzündung eine gleichzeitige Vielpunktzündung ungleich der Funkenzündung ist.
Aus diesem Grund kann die Erzeugung von Stickoxiden (NOx) unterdrückt werden. Noch dazu kann das im Restgas enthaltene unverbrannte Hydrokarbon (HC) verbrannt werden, weil die Verbrennung wiederum mit einer großen Menge von einem in der Brennkammer 11 zurückbleibenden Restgas durchgeführt wird, und der Ausstoß von Hydrokarbonen (HC) wird dabei reduziert.
Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 14 beschrieben.
Der einzige Unterschied dieses Ausführungsbeispiels vom dritten Ausführungsbeispiel liegt im Zeitpunkt der Hilfszündung durch die Zündkerze 20 während der abgedichteten-Phase-Einspritzung. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Hilfszündungszeitpunkt zwischen die Öffnung des Einlassventils 14 nach der abgedichteten Phase und dem unteren Totpunkt (BDC) des Einlasshubs festgelegt.
Nach diesem Ausführungsbeispiel findet aufgrund der Öffnung des Einlassventils 14 eine Hilfszündung statt, wenn eine große Menge Sauerstoff in die Brennkammer 11 eingeleitet wird, und ebenso wird in diesem Ausführungsbeispiel die Formation freier Radikaler wie im dritten Ausführungsbeispiel durch die Hilfszündung gefördert.
Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit Bezug auf 15 beschrieben.
Im dritten Ausführungsbeispiel sinkt die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzers 19, wenn die Last T fällt.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge reduziert wird, können Aldehyde, auch wenn die Hilfszündung stattfindet, nicht ordentlich gebildet werden.
Deshalb wird in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 15 gezeigt wird, der Zeitpunkt S1 der Hilfszündung für die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung umso weiter vorverstellt, je geringer die Last T ist. Die übrigen Merkmale der Konstruktion sind dieselben wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Hilfszündungszeitpunkt vorverstellt, obwohl die Einspritzmenge klein ist und das Kraftstoffgemisch unter Niedriglast mager wird, so dass nach der Hilfszündung mehr Zeit für die Vermehrung freier Radikaler zur Verfü gung steht. In der Zeichnung ist F1 der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unter Niedriglast, F2 der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unter Mittellast und F3 der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unter Hochlast. S2 zeigt den Zündzeitpunkt der Zündkerze 20 unter Mittellast und Hochlast.
Als nächstes wird ein sechstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit Bezug auf 16 beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird durch Verändern des Einspritzzeitpunkts des Kraftstoffeinspritzers 19 der abgedichteten-Phase-Einspritzung entsprechend der Last im ersten Ausführungsbeispiel ein festgelegter Verdichtungsselbstzündungszeitpunkt für verschiedene Lasten erreicht. Ferner wird die Bildung freier Radikaler durch Ausführen der Hilfszündung zu einem Zeitpunkt, dargestellt durch S1 in der Zeichnung, gefördert. Die verbleibenden Merkmale der Konstruktion sind dieselben wie die des dritten Ausführungsbeispiels. Ebenso wird in diesem Ausführungsbeispiel die Zusammensetzungsveränderung des in der abgedichteten Phase eingespritzten Kraftstoffs durch die Tätigkeit der freien Radikale aufgrund der Hilfszündung auf ein höheres Niveau durchgeführt, und die Verdichtungsselbstzündungseigenschaft des Kraftstoffgemischs verbessert.
Wenn jedoch die Drehzahl N der Maschine 1 hoch ist, wird die Zeit von der Kraftstoffeinspritzung zur Hilfszündung beim gleichen Kurbelwinkel kürzer werden. Deshalb ist es ebenso wünschenswert, den Einspritzzeitpunkt vorzuverstellen, wenn die Drehzahl höher wird, ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel, um die Zeit von der Einspritzung zur Hilfszündung konstant zu halten.
Als nächstes wird ein siebtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit Bezug auf 17 beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzung für die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung im vierten Ausführungsbeispiel in eine erste Einspritzung, durchgeführt in der abgedichteten Phase, und eine zweite Einspritzung, durchgeführt im Verdichtungshub des Kolbens 12, unterteilt. Hinsichtlich des in der ersten Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs verursachen die durch die Hilfszündung der Zündkerze 20 nach dem Ende der abgedichteten Phase gebildeten freien Radikale eine Zusammen setzungsveränderung des Benzins. Andererseits erzeugt der in der zweiten Einspritzung im Verdichtungshub eingespritzte Kraftstoff eine angereicherte Kraftstoffkonzentrationsschicht in der Brennkammer 11. Folglich ist die Verbrennung in der Brennkammer 11 eine stratifizierte Verbrennung, und die Erzeugung von Hydrokarbonen (HC) durch Wandoberflächenabschreckung in der Brennkammer 11 wird durch die stratifizierte Verbrennung unterdrückt.
Nach den obigen Ausführungsbeispielen kann das Verdichtungsverhältnis der selbstzündenden Brennkraftmaschine auf gleich oder kleiner als 13 eingestellt werden. Ferner ist die Verdichtungsselbstzündung aufgrund der Zusammensetzungsveränderung des Kraftstoffs bei Kraftstoffeinspritzung in das heiße Gas und aufgrund der Bildung freier Radikale durch Hilfszündung auch während des Kaltstarts der Maschine 10 möglich.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Lichte der obigen Lehren ergeben sich dem Fachmann Veränderungen und Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele. Zum Beispiel ist das Verdichtungsverhältnis nicht notwendigerweise auf 13 oder weniger festgesetzt. Es kann entsprechend dem Bohrungshubverhältnis oder der maximalen Wassertemperatur der Maschine auf einen größeren Wert festgelegt werden.
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung, an denen ein ausschließliches Eigentum oder Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt festgelegt:

Claims

Selbstgezündete Brennkraftmaschine, wobei Taktzyklen mit einem Einlasstakt, einem Verdichtungstakt, einem Arbeitstakt und einem Auslasstakt sequentiell von einem Kolben (12) wiederholt werden, und die Selbstzündung eines Kraftstoffgemischs durch die Verdichtung des Kraftstoffgemischs im Verdichtungstakt erfolgt, umfassend: einen der Brennkammer (11) zugewandten Kraftstoffeinspritzer (19); ein Einlassventil (14), das Ansaugluft in die Brennkammer (11) einfließen lässt, und ein Auslassventil (17), das Rauchgas aus der Brennkammer (11) ausstößt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine ferner beinhaltet: Mittel (23) zum Ermitteln der Takte des Kolbens (12); Mittel (15, 18) zum Verändern eines Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils (14) und des Auslassventils (17); Mittel (1, S26) zum Steuern der Veränderungsmittel (15, 18), so dass sich ein abgedichteter Zeitraum, wenn sowohl das Auslassventil (17) als auch das Einlassventil (14) geschlossen sind, in der Nähe des oberen Totpunkts des Auslasstakts einstellt; und Mittel (1, S30) zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts des Kraftstoffeinspritzers (19), so dass der Kraftstoff während des abgedichteten Zeitraums in die Brennkammer (11) eingespritzt wird.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Ermittlungsmittel (23) einen Sensor (23) umfassen, der die Takte des Kolbens (12) ermittelt, die Veränderungsmittel (15, 18) einen Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus (15, 18) umfassen, der den Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils (14) und des Auslassventils (17) verändert, und Veränderungsmittel-Steuermittel (1, S26) sowie die Kraftstoffeinspritzsteuermittel (1, S30) einen Mikroprozessor (1) umfassen, der programmiert ist um den Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus (15, 18) zu steuern, so dass sich ein abgedichteter Zeitraum, wenn sowohl das Auslassventil (17) als auch das Einlassventil (14) geschlossen sind, in der Nähe des oberen Totpunkts des Aus lasstakts (S26) einstellt, und um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (19) zu steuern, so dass der Kraftstoff während des abgedichteten Zeitraums (S30) in die Brennkammer (11) eingespritzt wird.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (24) umfasst, der eine Motorlast ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem abgedichteten Zeitraum umso weiter vor zu verstellen je geringer die Motorlast ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (23) umfasst, der eine Motordrehzahl ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem abgedichteten Zeitraum umso weiter vor zu verstellen je höher die Motordrehzahl ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (24) umfasst, der eine Motorlast ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (19) zu steuern, so dass die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, wenn das Einlassventil (14) nach dem Ende des abgedichteten Zeitraums geöffnet ist ohne dass die Kraftstoffeinspritzung während des abgedichteten Zeitraums durchgeführt wird, wenn die Motorlast größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (24) umfasst, der eine Motorlast ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (19) zu steuern, um eine erste Kraftstoffeinspritzung während des abgedichteten Zeitraums durchzuführen, und eine zweite Kraftstoffeinspritzung durchzuführen nachdem sich das Einlassventil (14) geöffnet hat, wenn die Motorlast größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzers (19) zu steuern, so dass das Verhältnis der ersten Kraftstoffeinspritzung zur zweiten Kraftstoffeinspritzung umso größer ist, je geringer die Motorlast ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (23) umfasst, der eine Motordrehzahl ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzers (19) zu steuern, so dass das Verhältnis der ersten Kraftstoffeinspritzung zur zweiten Kraftstoffeinspritzung umso größer ist, je höher die Motordrehzahl ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner eine der Brennkammer (11) zugewandte Zündkerze (20) umfasst, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, die Zündkerze (20) zu steuern, um eine Hilfszündung während des abgedichteten Zeitraums durchzuführen.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (24) umfasst, der eine Motorlast ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Zündzeitpunkt der Zündkerze (20) in dem abgedichteten Zeitraum umso weiter vor zu verstellen, je geringer die Motorlast ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (23) umfasst, der eine Motordrehzahl ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Zündzeitpunkt der Zündkerze (20) in dem abgedichteten Zeitraum umso weiter vor zu verstellen, je höher die Motordrehzahl ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner eine der Brennkammer (11) zugewandte Zündkerze (20) umfasst, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, die Zündkerze (20) zu steuern, um eine Hilfszündung durchzuführen nachdem der abgedichtete Zeitraum endet und sich das Einlassventil (14) geöffnet hat.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner einen Sensor (25) umfasst, der einen Maschinenstartvorgang ermittelt, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus (15, 18) zu steuern, so dass sich der abgedichtete Zeitraum, wenn sowohl das Auslassventil (17) als auch das Einlassventil (14) geschlossen sind, in der Nähe des oberen Totpunkts des Auslasstakts einstellt, und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (19) während des Maschinenstartvorgangs zu steuern.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine auf weniger als 13 eingestellt ist.
Die selbstgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Brennkraftmaschine (10) ferner eine der Brennkammer (11) zugewandte Zündkerze (20) und einen Sensor (24), der eine Motorlast ermittelt, umfasst, und der Mikroprozessor (1) ferner dazu programmiert ist, den Kraftstoffeinspritzer (19) und die Zündkerze (20) zu steuern wenn die Motorlast größer als eine vorbestimmte Last ist, so dass der Kraftstoff nach dem Ende des abgedichteten Zeitraums eingespritzt wird, und die Zündkerze (20) den Kraftstoff nahe dem Ende des Verdichtungstakts entzündet.