DE102006000271B4 - Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine mit homogener Ladung - Google Patents

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Abstract

Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) mit homogener Ladung, die Folgendes aufweist:eine Vielzahl Zylinder (5);einen Sensor (24) zum Erfassen von Informationen bezüglich Verbrennungszuständen der Zylinder;Zündvorrichtungen (32), Einlassventile (14) und Auslassventile (15), wobei jeder Zylinder (5) mit einer der Zündvorrichtungen, einem der Einlassventile (14) und einem der Auslassventile (15) versehen ist;ein Steuergerät (10), das die Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder (5) von dem Sensor (24) erhält, wobeidas Steuergerät (10) auf der Grundlage der Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder (5), die von dem Sensor (24) erhalten werden, einen Zylinder (5) mit der stärksten Verbrennung identifiziert und, falls ein Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, zumindest die Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5), die Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) oder eine zu allen Zylindern (5) zugeführte Kraftstoffeinspritzmenge ändert, wodurch eine Verbrennungsunterdrückungssteuerung ausgeführt wird, die eine Verbrennung von allen Zylindern (5) so unterdrückt, dass der Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) in den vorbestimmten Bereich verschoben wird, wobeiin der Verbrennungsunterdrückungssteuerung das Steuergerät (10) zunächst zumindest die Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5) oder die Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) ändert, und, falls die Änderung zumindest der Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5) oder der Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) nicht dazu führt, dass der Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) in den vorbestimmten Bereich verschoben wird, zusätzlich die zu allen Zylindern (5) zugeführte Kraftstoffeinspritzmenge ändert, unddas Steuergerät (10) für einen Zylinder (5), dessen Verbrennungszustand sich nach der Durchführung der Verbrennungsunterdrückungssteuerung außerhalb des vorbestimmten Bereiches befindet und ein Zustand ist, welcher Fehlzündungen verursacht, wahlweise die entsprechende Zündvorrichtung (32) aktiviert, um eine unterstützte Zündung durchzuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (HCCI) mit homogener Ladung, die eine Vielzahl Zylinder aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuerung zum Reduzieren einer Änderung von Verbrennungszuständen zwischen den Zylindern.
  • Bei einer üblichen HCCI-Brennkraftmaschine werden Kraftstoff und Luft vorgemischt, bevor sie die Zylinder erreichen. Das Gemisch wird durch Kolben verdichtet, so dass es sich selbst zündet. Diese Bauart der Kraftmaschine ist ähnlich einer Dieselkraftmaschine, bei der eine Verdichtungszündung ohne Zündkerzen bewirkt wird. Andererseits ist die Kraftmaschine ähnlich einer Benzinkraftmaschine dahingehend, dass der Kraftstoff mit Luft vorgemischt wird, bevor er gezündet wird. Diese Bauart der Kraftmaschine hat somit eine Qualität zwischen einer Dieselkraftmaschine und einer Benzinkraftmaschine.
  • Diese Bauart der Brennkraftmaschine sorgt für verschiedene Vorteile, wie zum Beispiel ein hoher Wärmewirkungsgrad, ein verbesserter Kraftstoffverbrauch, eine Reduzierung der Emissionen von schädlichen Substanzen wie zum Beispiel Ruß und NOx. Die Forschung und Entwicklung dieser Kraftmaschine wurde somit fortgeführt. Ein wesentliches Hindernis für die praktische Anwendung einer HCCI-Brennkraftmaschine ist, dass die Steuerung der Zündung und der Verbrennung verglichen mit Dieselkraftmaschinen und Benzinkraftmaschinen schwierig ist.
  • Bei einer Dieselkraftmaschine oder einer Benzinkraftmaschine ist es nämlich möglich, eine Zündung an dem am meisten geeigneten Zeitpunkt etwa am oberen Totpunkt des Kolbens dadurch zu bewirken, dass der Zeitpunkt zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder oder der Zeitpunkt zum Veranlassen der Zündkerze zum Funken eingestellt wird. Andererseits werden in diesem Fall einer HCCI-Kraftmaschine Kraftstoff und Luft im Voraus gemischt, und das Gemisch wird so verdichtet, dass es sich spontan selbst zündet. Somit müssen Steuerfaktoren einschließlich der Temperatur, des Druckes und der Kraftstoffkonzentration in geeigneter Weise derart gesteuert werden, dass die Selbstzündung um den oberen Totpunkt des Kolbens auftritt. Dieses erschwert die Steuerung extrem. Daher kann die Kraftmaschine nur in einem engen Bereich betrieben werden, in dem eine derartige Steuerung nicht schwierig ist.
  • Diesbezüglich führt die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2004 - 190 539 A das folgende aus. Bei einer mehrzylindrigen Zweitakt-Kraftmaschine kann sich nämlich der Wirkungsgrad einer Spülung von einem Zylinder zu einem anderen aufgrund einer Druckpulsation in den Einlassrohren und Auslassrohren ändern. Infolgedessen ändert sich der Verbrennungszustand von einem Zylinder zu dem anderen. Daher reduziert die Anwendung einer HCCI auf eine mehrzylindrige Zweitakt-Kraftmaschine im Wesentlichen den Bereich des Betriebszustandes, in dem eine Verdichtungszündung durchgeführt werden kann.
  • Die vorstehend genannte Veröffentlichung offenbart eine verbesserte Kraftmaschine, um das Problem zu lösen. Die offenbarte Kraftmaschine hat einen Sensor zum Erfassen von Verbrennungszustandsinformationen, die sich auf den Verbrennungszustand in jeder Brennkammer beziehen. Die Kraftmaschine hat außerdem einen Berechnungsbereich, der auf der Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen einen spezifischen Verbrennungszustandsindex berechnet, der den Verbrennungszustand in jeder Brennkammer darstellt. Der Berechnungsbereich berechnet außerdem einen durchschnittlichen Verbrennungszustandsindex, der der Mittelwert der Verbrennungszustandsindices von allen Brennkammern ist. Des Weiteren hat die Kraftmaschine einen Bereich zum Einstellen eines Verbrennungssteuerparameters, der bestimmt, ob der Verbrennungszustandsindex in jeder Brennkammer in einem vorbestimmten zulässigen Bereich um den durchschnittlichen Verbrennungszustandsindex ist. Wenn der Verbrennungszustandsindex einer Brennkammer außerhalb des zulässigen Bereiches ist, dann stellt der Bereich zum Einstellen des Verbrennungssteuerparameters einen Verbrennungssteuerparameter der Brennkammer so ein, dass die Verbrennungszustände von allen Brennkammern aneinander angenähert werden.
  • Insbesondere erhöht oder reduziert der Bereich zum Einstellen des Verbrennungssteuerparameters die Kraftstoffeinspritzung für jede Brennkammer, oder er rückt die Schließzeitgebung des Einlassventils von jeder Brennkammer vor oder verzögert sie, wodurch sich die Verbrennungszustände von allen Brennkammern einander ähneln.
  • Da die Kraftmaschine der vorstehend genannten Veröffentlichung mit allen Brennkammern in ähnlichen Brennzuständen betrieben wird, wird in einigen Brennkammern eine unangemessene Verdichtungszündung verhindert. Infolgedessen wird der Bereich des Betriebes der Verdichtungszündung der gesamten Kraftmaschine erweitert.
  • Jedoch erfordert das Ändern der Kraftstoffeinspritzmenge oder der Ventilschließzeitgebung des Einlassventils eine Struktur zum Ändern der Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder oder einen Mechanismus zum Ändern der Ventilschließzeitgebung des Einlassventils für jeden Zylinder. Dies verkompliziert die Struktur und behindert somit eine Reduzierung des Gewichtes und eine Vereinfachung der Steuerung.
  • Die DE 198 59 018 A1 offenbart ein Verfahren zur Gleichstellung von Momentenbeiträgen einzelner Zylinder einer Brennkraftmaschine. Dabei kann die Ventilzeitgebung und/oder die Kraftstoffeinspritzmenge zylinderindividuell geändert werden, um eine Gleichstellung zu erreichen. Weitere Brennkraftmaschinen sowie die dazugehörigen Steuerungen sind aus der DE 102 33 611 A1 , der JP 2005 - 0 02 803 AA, der DE 199 52 096 C2 sowie der DE 102 33 612 A1 bekannt.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist dementsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine mit homogener Ladung, die eine Vielzahl Zylinder aufweist, eine Änderung der Verbrennungszustände zwischen den Zylindern zu reduzieren, und einen Betrieb der Kraftmaschine mit einem hohen Wirkungsgrad unter geringen Emissionen von NOx zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine mit homogener Ladung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung darstellen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird zusammen mit ihren objektiven technischen Aufgaben und Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
    • 1 zeigt eine Systemansicht einer Gaswärmepumpe, die mit einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
    • 2 zeigt eine schematische Ansicht der Kraftmaschine, die in der 1 gezeigt ist, mit einer Blockdarstellung einer Konfiguration zur Steuerung;
    • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Zündungssteuerprozesses der Brennkraftmaschine, die in der 1 gezeigt ist;
    • 4 zeigt eine Ansicht eines Zündungssteuerkennfeldes, dass bei dem Zündungssteuerprozess verwendet wird, der in der 3 gezeigt ist;
    • 5 zeigt ein Flussdiagramm einer Subroutine eines Prozesses eines Verdichtungszündungsbetriebes der Brennkraftmaschine, die in der 1 gezeigt ist;
    • 6 zeigt eine schematische Ansicht der Öffnungs- und Schließzeitgebung eines Einlass- und Auslassventils der Brennkraftmaschine gemäß der 1.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die 1 zeigt eine Systemdarstellung einer Gaswärmepumpe 100, die mit einer Brennkraftmaschine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Mittels der Brennkraftmaschine 1, die Stadtgas (Erdgas) verwendet, treibt die Gaswärmepumpe 100 einen Wärmepumpenzyklus für eine Klimaanlage an. Die 1 zeigt das System, wenn die Gaswärmepumpe 100 als ein Heizzyklus dient.
  • Die Gaswärmepumpe 100 hat eine äußere Einheit 101 und eine innere Einheit 102. Die äußere Einheit 101 hat die Brennkraftmaschine (Gaskraftmaschine) 1, einen Verdichter 103, der durch die Kraftmaschine 1 angetrieben wird, Wärmetauscher 104, 105 und ein Expansionsventil 106.
  • Ein Kühlmittel wird bei dem Wärmetauscher in der inneren Einheit 102 kondensiert und verflüssigt, und es lässt Wärme aus, wodurch das innere erwärmt wird. Das Kühlmittel strömt dann entlang eines Pfeils A, und es tritt durch das Expansionsventil 106 hindurch. Das Kühlmittel wird dann zu einer Flüssigkeit mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Danach strömt das Kühlmittel entlang eines Pfeils B, und es verdampft bei dem Wärmetauscher 104 in der äußeren Einheit 101, und es absorbiert Wärme. Das Kühlmittel wird dann zu einem Gas mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Nachfolgend strömt das Kühlmittel entlang eines Pfeils C und wird durch den Verdichter 103 verdichtet. Das Kühlmittel wird dementsprechend zu einem Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck. Dann strömt das Kühlmittel entlang eines Pfeils D, und es wird bei der inneren Einheit 102 verflüssigt, um Wärme abzugeben. Der Heizzyklus wird bei der Gaswärmepumpe 100 wiederholt. Die 1 stellt anhand eines Beispieles einen Zyklus dar, bei dem eine ausgelassene Wärme von der Kraftmaschine 1 zum Zirkulieren von Heißwasser verwendet wird, und ein Wärmetauscherzyklus wird zwischen dem Kühlmittel und dem Heißwasser bei dem Wärmetauscher 105 durchgeführt.
  • Nachfolgend wird die Brennkraftmaschine 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die 2 zeigt eine schematische Ansicht der Kraftmaschine 1 mit einer Blockdarstellung, die eine Konfiguration für die Steuerung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 hat die Kraftmaschine 1 einen Zylinderblock 11, Kolben 12, einen Zylinderkopf 13, Einlassventile 14 und Auslassventile 15. Die Kraftmaschine 1 hat eine Vielzahl Zylinder 5, deren Anzahl bei diesem Ausführungsbeispiel vier beträgt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in der 2 nur zwei der vier Zylinder 5 gezeigt, und in der 2 ist einer der Zylinder 5 schematisch dargestellt.
  • Der Zylinderblock 11, die Kolben 12 und der Zylinderkopf 13 definieren bei jedem Zylinder 5 eine Brennkammer 16. Paare bestehend aus einem Einlassanschluss 17 und einem Auslassanschluss 18 sind in dem Zylinderkopf 13 ausgebildet. Jedes Paar der Einlass- und Auslassanschlüsse 17, 18 entspricht einem der Zylinder 5.
  • Die Kraftmaschine 1 hat eine Einlassnockenwelle und eine Auslassnockenwelle (nicht gezeigt) entsprechend den Einlassventilen 14 bzw. den Auslassventilen 15. Variable Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 sind bei der Einlass- bzw. Auslassnockenwelle vorgesehen, um die Ventilzeitgebung der Einlass- und Auslassventile 14, 15 unabhängig zu ändern. Die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 stellen die Drehphase der Nockenwellen bezüglich einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) ein, wodurch die Öffnungszeitgebung und die Schließzeitgebung der Einlassventile 14 und der Auslassventile 15 für alle Zylinder 5 gleichzeitig geändert werden.
  • Die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 sind mit einem hydraulischen Einlasssteuerventil 21 bzw. einem hydraulischen Auslasssteuerventil 22 verbunden. Ein Hydraulikdruck in den hydraulischen Steuerventilen 21, 22 wird gesteuert, um den variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 zu ermöglichen, die Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 und der Auslassventile 15 einzustellen. Hinsichtlich dieser Konfiguration kann zum Beispiel die Konfiguration verwendet werden, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2001 - 355462 offenbart ist. Außerdem kann irgendeine andere Konfiguration außer der in der Veröffentlichung offenbarten Konfiguration verwendet werden.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist eine Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (HCCI) mit homogener Ladung, und sie zieht ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft ein, die im Voraus gemischt wurden. Nachdem das Kraftstoffgas (Erdgas) mit der Einlassluft durch einen Mischer 23 gemischt wurde, wird das Gemisch zu den Zylindern 5 verteilt, wie dies in der 2 gezeigt ist. Insbesondere wird das Gemisch in jede Brennkammer 16 durch den dazugehörigen Einlassanschluss 17 eingezogen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 hat außerdem Ionenstromsensoren 24 und Zündkerzen 32, und zwar jeweils entsprechend einem der Zylinder 5. Jeder Ionenstromsensor 24 erfasst Informationen bezüglich dem Brennzustand in der entsprechenden Brennkammer 16. Jede Zündkerze 32 dient als eine unterstützende Zündeinrichtung oder als eine Zündvorrichtung.
  • Als nächstes wird ein Steuergerät 10 für die Kraftmaschine 1 beschrieben. Unter Bezugnahme auf die 2 hat das Kraftmaschinensteuergerät 10 die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20, um die Ventilzeitgebung der Einlass- und Auslassventile 14, 15 zu ändern, die hydraulischen Steuerventile 21, 22 und eine Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) 25, die verschiedene Steuerprozeduren der Kraftmaschine 1 durchführt.
  • Die ECU 25 hat einen Zentralsteuerbereich 33, einen Einlass/Auslassventilzeitgebungssteuerbereich 26 zum Steuern der variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20, einen Zündkerzensteuerbereich 34 zum Steuern einer Zündung der Zündkerzen 32 für jeden Zylinder 5 und einen Kraftstoffsteuerbereich 35 zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht gezeigt).
  • Des Weiteren ist die ECU 25 mit einem Kurbelwinkelsensor 28, einem Einlassnockenwinkelsensor 29, einem Auslassnockenwinkelsensor 30, einem Lastsensor 31 und den Ionenstromsensoren 34 elektrisch verbunden, die für jeden Zylinder 5 vorgesehen sind. Messergebnisse von diesen Sensoren werden zu der ECU 25 als Signale gesendet.
  • Der Kurbelwinkelsensor 28 befindet sich in der Nähe der Kurbelwelle (nicht gezeigt), und er gibt ein Kurbelwinkelsignal jeweils in vorbestimmten Kurbelwinkeln ab. Der Einlassnockenwinkelsensor 29 und er Auslassnockenwinkelsensor 30 befinden sich in der Nähe der Einlassnockenwelle bzw. der Auslassnockenwelle, und sie geben jeweils ein Nockenwinkelsignal in jeweils vorbestimmten Nockenwinkeln ab.
  • Der Lastsensor 31 gibt einen Sollbetriebszustand der inneren Einheit 102 (1) als ein Lastsignal ab. Der Lastsensor 31 kann den Betriebszustand des Verdichters 103 erfassen und das Ergebnis als ein Lastsignal abgeben.
  • Die Hardwarekomponenten (nicht gezeigt) der ECU 25 beinhalten eine CPU, einen ROM und einen RAM. Der ROM ist ein Festwertspeicher, und er speichert verschiedene Programme, die zum Steuern des Betriebes der Kraftmaschine 1 verwendet werden. Die CPU führt Berechnungen und Prozesse auf der Grundlage der verschiedenen aufgenommenen Signale und Programme aus, die in dem ROM gespeichert sind, wodurch die hydraulischen Steuerventile 21, 22, die Zündkerzen 32 und das Kraftstoffeinspritzventil gesteuert werden. Durch kombinieren der Hardware- und Softwarekomponenten dient die ECU 25 als der Zentralsteuerbereich 33, der Einlass/Auslassventilzeitgebungssteuerbereich 26, der Zündkerzensteuerbereich 34 und der Kraftstoffsteuerbereich 35.
  • Ein Zündungssteuerprozess der Kraftmaschine 1 wird nun unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Der Prozess wird in vorbestimmten Zeitintervallen (zum Beispiel mehrere Millisekunden) wiederholt ausgeführt.
  • Bei einem Schritt S1 bei der Hauptroutine der Zündungssteuerung, die in der 3 gezeigt ist, berechnet und erhält die CPU auf der Grundlage von Signalen von dem Kurbelwinkelsensor 28 und dem Lastsensor 31 die gegenwärtige Kraftmaschinendrehzahl und die geforderte Last.
  • Bei einem Schritt S2 überprüft die CPU die erhaltene Kraftmaschinendrehzahl und die Last hinsichtlich eines Zündungssteuerkennfeldes, dass in dem ROM gespeichert ist, um zu bestimmen, ob die Zündungssteuerung oder die Verdichtungssteuerung auszuführen ist. Zum Beispiel wird ein in der 4 gezeigtes Kennfeld als das Zündungssteuerkennfeld verwendet. Falls die Kraftmaschinendrehzahl größer als ein vorbestimmter Wert ist, oder falls die geforderte Last größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann wird eine Funkenzündung ausgewählt. Bei anderen Zuständen wird die Verdichtungszündung ausgewählt. Die Bestimmung beruht nicht notwendigerweise auf eine Referenz eines Kennfeldes, sondern sie kann dadurch bewirkt werden, dass eine geeignete Bestimmungsformel angewendet wird, um entweder die Funkenzündung oder die Verdichtungszündung auszuwählen.
  • Falls die Funkenzündung bei dem Schritt S2 ausgewählt wird, schreitet die CPU zu einem Schritt S3. Die CPU steuert die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 mittels des Einlass/Auslassventilöffnungszeitgebungssteuerbereichs 26 derart, dass die Ventilzeitgebung gleich wie bei einer normalen Funkenzündungskraftmaschine ist, und sie steuert die Zündkerzen 32 mittels des Zündkerzensteuerbereiches 34, wodurch die Funkenzündung ausgeführt wird. Wenn andererseits die Verdichtungszündung ausgewählt ist, führt die CPU eine Subroutine eines Prozesses zum Betreiben einer Verdichtungszündung bei einem Schritt S4 aus, was nachfolgend diskutiert wird.
  • Die Subroutine des Prozesses zum Betreiben der Verdichtungszündung wird nun unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. Bei der Subroutine des Prozesses zum Betreiben der Verdichtungszündung legt die CPU bei einem Schritt S101 Steuerwerte der Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 und der Auslassventile 15 gemäß der Last fest, die bei dem Schritt S1 der Hauptroutine (3) erhalten wird.
  • In Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Gesichtspunkten ist in der 6 schematisch ein Beispiel der Ventilzeitgebung des Einlassventils 14 und des Auslassventils 15 von jedem Zylinder 5 bei dem Betrieb der Verdichtungszündung gezeigt. Wie dies in der 6 gezeigt ist, wird nach dem Auslasshub bis zu dem Einlasshub die Schließzeitgebung des Auslassventils 15 (EVC) so gesteuert, dass sie bezüglich des oberen Totpunktes beim Auslassen vorgerückt wird. Außerdem wird die Öffnungszeitgebung des Einlassventils 14 (IVO) so gesteuert, dass sie bezüglich des oberen Totpunktes beim Auslassen verzögert ist. Infolgedessen wird eine negative Ventilüberlappungsperiode T vorgesehen, in der sowohl das Auslassventil 15 als auch das Einlassventil 14 um den oberen Totpunkt beim Auslassen geschlossen sind.
  • Gemäß diesem Steuerprozess wird das Abgas nach der Verbrennung (verbranntes Gas) durch den Auslassanschluss 18 ausgelassen, wenn sich der Kolben 12 nach oben bewegt, wenn der Expansionshub endet und der Auslasshub startet. Da jedoch das Auslassventil 15 zu einer Zeit geschlossen ist, die bezüglich des oberen Totpunktes beim Auslassen vorgerückt ist (EVC in der 6), wird das verbrannte Gas danach in der Brennkammer 16 eingefangen. Das verbrannte Gas wird als ein Restgas (EGR-Gas) bezeichnet.
  • Bei einem Zeitpunkt, der bezüglich des oberen Totpunktes beim Auslassen verzögert ist (IVO in der 6), wird das Einlassventil 14 geöffnet, ein vorgemischtes Luft/Kraftstoff-Gemisch wird von dem Mischer 23 durch den Einlassanschluss 17 zugeführt und mit dem EGR-Gas in der Brennkammer 16 gemischt. Infolgedessen erwärmt das EGR-Gas, dass verbrannt wurde und eine hohe Temperatur aufweist, das Gemisch, wodurch die Zündbarkeit des Gemisches verbessert wird.
  • Wenn der Steuerwert der Ventilzeitgebung festgelegt wird, was bei dem Schritt S101 durchgeführt wird, dann wird die Schließzeitgebung des Auslassventils 15 vorgerückt, und die Öffnungszeitgebung des Einlassventils 14 wird verzögert, wenn sich die Last verringert. Im Gegensatz dazu wird die Schließzeitgebung des Auslassventils 15 verzögert, und die Öffnungszeitgebung des Einlassventils 14 wird vorgerückt, wenn sich die Last erhöht.
  • Dementsprechend wird eine große Menge von internen EGR-Gas mit hoher Temperatur eingefangen, wenn die Last niedrig ist. Dies ermöglicht eine ausreichende und stabile Verdichtungszündung eines mageren Gemisches. Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in dem Niedriglastbetrieb ist nämlich verbessert, und die Emissionen von NOx sind reduziert. Andererseits wird die Menge des internen EGR-Gases mit hoher Temperatur reduziert, wenn die Last erhöht wird. Dies verhindert, dass ein Klopfen auftritt.
  • Der Ventilzeitgebungssteuerwert, bei dem Schritt S101 ist vorläufig. Die tatsächliche Ventilzeitgebungssteuerung bei dem Schritt S108 wird auf der Grundlage eines Wertes ausgeführt, der dadurch erhalten wird, dass der Steuerwert je nach Bedarf gemäß einer vorbestimmten Prozedur korrigiert wird (Schritt S104, der nachfolgend beschrieben wird).
  • Bei einem Schritt S102 erhält die CPU den Kurbelwinkel auf der Grundlage eines Signals von dem Kurbelwinkelsensor 28 und die Verbrennungszustände von jedem Zylinder 5 von den Ionenstromsensoren 24. Auf der Grundlage der erhaltenen Informationen berechnet die CPU die Zündzeitgebung in jedem Zylinder 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Strom erhöht, der durch jeden Ionenstromsensor 24 hindurchströmt, wenn die Verbrennung der Verdichtungszündung fortschreitet. Zum Beispiel kann die Zündzeitgebung von jedem Zylinder 5 somit dadurch berechnet werden, dass die Zeit bestimmt wird, bei der ein berechneter Wert, der aus der Wellenform des Stromes erhalten wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
  • In jedem Zylinder 5 ist die Zündzeitgebung, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, vorzugsweise in einem Bereich, der bezüglich des oberen Totpunktes beim Verdichten um nicht weniger als 1° und nicht mehr als 8° verzögert ist. Falls sie Zündzeitgebung weiter als der vorstehend genannte Bereich vorgerückt ist, dann wird die Verbrennung nämlich stark, was die NOx-Menge vermehrt. Falls andererseits die Zündzeitgebung stärker als der vorstehend genannte Bereich verzögert ist, dann tritt wahrscheinlich eine Fehlzündung auf, was die Mengen an HC und CO vermehrt.
  • Es ist unvermeidbar, dass die Zündzeitgebung (Verbrennungszustände) zwischen den Zylindern 5 verändert wird. Es ist vorzuziehen, die Verbrennungszustände so zu steuern, dass eine derartige Änderung unterdrückt wird, so dass die Zündung in allen Zylindern 5 in dem vorstehend genannten Bereich auftreten.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird somit einer der vier Zylinder 5 bei dem Schritt S102 identifiziert, bei dem die Zündzeitgebung am stärksten vorgerückt ist (anders gesagt, der Zylinder 5, dessen Verbrennungszustand am stärksten ist). Bei einem Schritt S103 wird bestimmt, ob die Zündzeitgebung des identifizierten Zylinders 5 stärker als der vorstehend erwähnte Bereich vorgerückt ist. Falls bestimmt wird, dass sie Zündzeitgebung stärker als der Bereich vorgerückt ist, dann korrigiert die CPU den Steuerwert der Ventilzeitgebung, der bei dem Schritt S101 erhalten wird, auf einen Wert, der die Verbrennung unterdrückt, und zwar bei einem Schritt S104 derart, dass die Zündzeitgebung des Zylinders 5 innerhalb des Bereiches ist.
  • Insbesondere wird die Korrektur durch Vorrücken der Öffnungszeitgebung des Einlassventils 14 (IVO in der 6) durchgeführt, während die Schließzeitgebung des Auslassventils 15 (EVC in der 6) verzögert wird. Dies verkürzt die negative Ventilüberlappungsperiode P, und somit wird die Menge des eingefangenen EGR-Gases mit hoher Temperatur reduziert. Dementsprechend wird das Maß reduziert, um das das Luft/Kraftstoff-Gemisch erwärmt wird. Infolgedessen wird die Zündfähigkeit des Gemisches reduziert.
  • Das Maß der Korrektur (Korrekturbetrag) des Ventilzeitgebungssteuerwertes kann unter Bezugnahme auf ein vorbestimmtes Kennfeld oder auf eine Formel auf der Grundlage jenes Maßes bestimmt werden, mit dem die Zündzeitgebung des Zylinders 5, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist, von dem vorstehend genannten Bereich versetzt ist. Wenn die Zündzeitgebung des Zylinders 5, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist, stark versetzt ist, dann kann vorhergesagt werden, dass die größtmögliche Korrektur des Ventilzeitgebungssteuerwertes die Zündzeitgebung des Zylinders 5 nicht zu dem vorstehend genannten Bereich zurücksetzen kann. In einem derartigen Fall kann die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils in dem Mischer 23 bei einem Schritt S105 auf einen Wert korrigiert werden, der die Verbrennung unterdrückt (insbesondere kann die Kraftstoffeinspritzmenge reduziert werden).
  • Zur Vereinfachung der Darstellung beruht das Flussdiagramm in der 5 auf der Annahme, dass keine unterstützte Zündung durch die Zündkerze 32 in dem Zylinder 5 durchgeführt wird, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist. Auch wenn dies nicht in der 5 gezeigt ist, falls die unterstützte Zündung für den Zylinder 5 durchgeführt wird, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist, führt die CPU eine Steuerung zum Deaktivieren der Zündkerze 32 des Zylinders 5 aus, und sie führt die Schritte S104 und S105 nicht aus.
  • Die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 von diesem Ausführungsbeispiel ändern jeweils kollektiv die Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 bzw. der Auslassventile 15. Die Mechanismen 19, 20 ändern nämlich nicht die Ventilzeitgebung von jedem Zylinder 5 unabhängig. Das Kraftstoffeinspritzventil ändert gemeinsam die Kraftstoffkonzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches, dass zu allen Zylindern 5 zugeführt wird. Hinsichtlich der Zylinder 5, deren Zündzeitgebung in dem geeigneten Bereich (1° bis 8°) ist, wird daher die Korrektur der Ventilzeitgebung zum Unterdrücken der Verbrennung (Schritt S104) oder die Reduzierung der Kraftstoffeinspritzmenge (Schritt S105) wahrscheinlich dazu führen, dass die Zündzeitgebung von diesen Zylindern 5 unterhalb des Bereiches ist. Dies kann Fehlzündungen verursachen. Außerdem kann ein Zylinder 5 vorhanden sein, dessen Verbrennungszustand unterhalb des vorstehend genannten Bereiches nach dem Beginn ist. Bei einem derartigen Zylinder 5 tritt wahrscheinlich des Weiteren eine Fehlzündung aufgrund der vorstehend beschriebenen Verbrennungsunterdrückungssteuerung auf.
  • Angesichts des Einflusses der Steuerung von allen Zylindern 5 zum Unterdrücken der Verbrennung (Schritte S104, S105) wird auf der Grundlage der erforderlichen Berechnungsergebnisse (bei einem Schritt S106) bestimmt, ob die Zündzeitgebung von jedem Zylinder 5 außer dem Zylinder 5, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist, stärker als der vorstehend genannte Bereich verzögert ist oder wird (anders gesagt, ob der Verbrennungszustand zu einem Zustand ist oder wird, der Fehlzündungen induziert). Wenn die Zündzeitgebung von irgendeinem der Zylinder 5 übermäßig verzögert ist (oder wenn eine übermäßige Verzögerung infolge der vorstehend beschriebenen Korrektur vorhergesagt wird), dann wird die Zündkerze 32 entsprechend dem Zylinder 5, dessen Zündzeitgebung als übermäßig verzögert bestimmt oder vorhergesagt wird, bei einem Schritt S107 aktiviert, so dass die Zündzeitgebung des Zylinders 5 in den vorstehend genannten Bereich eintritt. Falls keine Zylinder 5 mit einer übermäßig verzögerten Zündzeitgebung vorhanden ist (oder wenn es so vorhergesagt wird), wird der Schritt S107 nicht ausgeführt.
  • Falls andererseits die Zündzeitgebung des Zylinders 5, der mit der am stärksten vorgerückten Zündung identifiziert ist, als innerhalb des vorbestimmten Bereiches (1° bis 8°) bei dem Schritt S103 bestimmt wird, dann schreitet die CPU zu einem Schritt S109 und überprüft die Zündzeitgebung der anderen Zylinder 5. Falls irgendeiner der Zylinder 5 verzögert ist und außerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt (der Verbrennungszustand ist zu einem Zustand verschoben, der Fehlzündungen verursacht), schreitet die CPU zu einem Schritt S107 und aktiviert die Zündkerze 32 entsprechend dem Zylinder 5. Falls die Zündzeitgebung von allen anderen Zylindern 5 bei dem Schritt S109 so bestimmt wird, dass sie in dem vorbestimmten Bereich liegt, schreitet die CPU zu einem Schritt S108, ohne dass der Schritt S107 ausgeführt wird.
  • Bei einem Schritt S108 steuert die CPU auf der Grundlage des Ventilzeitgebungssteuerwertes, der je nach Bedarf festgelegt und korrigiert wurde, die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 mittels des Bereiches 26 zum Steuern der Einlass/Auslass-Ventilzeitgebung, wodurch die Ventilzeitgebung tatsächlich geändert wird. Außerdem werden je nach Bedarf die Kraftstoffeinspritzmengenänderungssteuerung und die wahlweise Zündung der Zündkerzen 32 ausgeführt. Danach kehrt die CPU zu der Hauptroutine in der 3 zurück.
  • Da die vorstehend beschriebenen Steuerprozeduren ausgeführt werden, wenn die Zündzeitgebung von irgendeinem der Zylinder 5 stärker als der vorbestimmte Bereich vorgerückt ist, werden die variablen Ventilzeitgebungsmechanismen 19, 20 und die Kraftstoffeinspritzmenge so gesteuert, dass die Verbrennung in allen Zylindern 5 unterdrückt wird. Hinsichtlich eines Zylinders 5, der stärker als der vorbestimmte Bereich aufgrund der Verbrennungsunterdrückungssteuerung verzögert wird, wird die Zündung durch die wahlweise Zündung der Zündkerze 32 unterstützt. Daher wird eine Änderung der Verbrennungszustände der Zylinder 5 ohne eine kostspielige und komplizierte Konfiguration reduziert, die die Ventilzeitgebung und die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder 5 ändert, in dem die Zündzeitgebung von allen Zylindern 5 in den vorbestimmten Bereich gesetzt wird. Die Kraftmaschine 1 wird daher mit einem hohen Wirkungsgrad und geringen Emissionen von NOx betrieben.
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Brennkraftmaschine 1 von diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl Zylinder 5, die Ionenstromsensoren 24, die jeweils die Informationen bezüglich des Verbrennungszustandes des entsprechenden Zylinders 5 erfassen können, das Steuergerät 10, dass elektrisch mit den Ionenstromsensoren 24 verbunden ist, und die Zündkerzen 32, die sich jeweils in einem der Zylinder 5 befinden. Das Steuergerät 10 erhält den Verbrennungszustand von jedem Zylinder 5 mittels der Ionenstromsensoren 24. Falls der Verbrennungszustand des Zylinders 5 mit der stärksten Verbrennung jenseits des vorbestimmten Bereiches ist, dann steuert die CPU die Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 und der Auslassventile 15, so wie die Kraftstoffeinspritzmenge derart, dass die Verbrennung in allen Zylindern 5 unterdrückt wird. Wenn der Verbrennungszustand von irgendeinem der Zylinder 5 von dem vorbestimmten Bereich zu einem Zustand verschoben ist, der Fehlzündungen induziert, oder wenn der Verbrennungszustand von irgendeinem der Zylinder 5 so vorhergesagt wird, dass er sich zu einem Zustand versetzen wird, der Fehlzündungen induziert, und zwar aufgrund der Verbrennungsunterdrückungssteuerung, aktiviert die CPU wahlweise die Zündkerze 32 des Zylinders 5, wodurch die Zündung des Zylinders 5 unterstützt wird.
  • Daher wird die Änderung der Verbrennungszustände der Zylinder 5 ohne eine kostspielige und komplizierte Konfiguration reduziert, die die Ventilzeitgebung und die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder 5 ändert. Die Kraftmaschine 1 wird daher mit einem hohen Wirkungsgrad mit geringen Emissionen von NOx betrieben.
  • Als Sensoren zum Erfassen der Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder 5 werden die Ionenstromsensoren 24 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Jedoch können Zylinderinnendrucksensoren zum Erfassen des Druckes in den Brennkammern 16 oder Klopfsensoren zum Erfassen der Kraftmaschinenschwingungen verwendet werden, die durch Klopfen verursacht werden. In diesen Fällen werden ebenfalls die Informationen zuverlässig erfasst, die sich auf den Verbrennungszustand der Brennkammer 16 von jedem Zylinder 5 beziehen.
  • Bei der Brennkraftmaschine 1 von diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst die Verbrennungsunterdrückungssteuerung zum Einstellen der Zündzeitgebung des Zylinders 5, die außerhalb des vorbestimmten Bereiches vorgerückt wurde, zurück zu dem vorbestimmten Bereich dadurch ausgeführt, dass die Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 oder der Auslassventile 15 korrigiert (geändert) wird (Schritt S104). Falls die Korrektur der Ventilzeitgebung zum Einstellen des Verbrennungszustandes zurück zu dem vorbestimmten Bereich einen Fehler aufweist, dann wird zusätzlich eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt (Schritt S105).
  • Bei der Brennkraftmaschine 1 mit der Kraftstoffzuführungsvorrichtung und dem variablen Ventilzeitgebungsgerät, dass allen Zylindern 5 gemeinsam ist, wird nämlich der Prozess zum Ändern der Ventilzeitgebung, der den Verbrennungszustand mit einem guten Ansprechverhalten steuern kann, auf einer Prioritätsbasis ausgeführt. Wenn die Korrektur der Ventilzeitgebung die Situation nicht bewältigen kann, dann wird die Kraftstoffeinspritzmenge geändert. Auch wenn eine Änderung zwischen den Verbrennungszuständen in den Zylindern 5 vorhanden ist, wird dementsprechend eine Steuerung zum Beseitigen der Änderung schnell ausgeführt. Wenn des Weiteren eine derartige Änderung zwischen den Verbrennungszuständen in den Zylindern 5 stark ist, dann kann eine derartige Situation angemessen behandelt werden.
  • Wie dies in der 6 gezeigt ist, ist eine negative Ventilüberlappungsperiode T vorgesehen, in der sowohl das Auslassventil 15 als auch das Einlassventil 14 um den oberen Totpunkt beim Auslassen bei der Brennkraftmaschine 1 von diesem Ausführungsbeispiel geschlossen sind. Da das nicht verbrannte Gas (EGR-Gas), dass in jedem Zylinder 5 eingefangen wird, das Luft/Kraftstoff-Gemisch erwärmt, wird daher die Verdichtungszündfähigkeit des Gemisches verbessert.
  • Die Steuerung der Ventilzeitgebung der Einlassventile 14 oder der Auslassventile 15 zum Unterdrücken der Verbrennung in allen Zylindern 5 (Schritte S104, S108) wird zum Ändern der Länge der negativen Ventilüberlappungsperiode T ausgeführt. Dieses ändert die Menge des eingefangenen EGR-Gases, so dass die Verbrennung von allen Zylindern 5 einschließlich des Zylinders 5 unterdrückt wird, der eine übermäßig starke Verbrennung aufweist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Zündung der Zündkerzen 32 zum Unterstützen der Verdichtungszündung bei einer Zeitgebung ausgeführt, die bezüglich des oberen Totpunktes beim Verdichten um 30° bis 50° vorgerückt ist. Die wahlweise Aktivierung (Zündung) der Zündkerzen 32 kann während der negativen Ventilüberlappungsperiode T ausgeführt werden. In diesem Fall reagiert verbleibender Sauerstoff in dem verbrannten Gas mit nicht verbranntem Kraftstoff und bildet Radikale. Somit wird zusätzlich zu den selben Vorteilen wie in den Fällen, bei denen die Zündkerzen 32 während des normalen Verdichtungshubes gezündet werden, die Verdichtungszündung in einer günstigen Art und Weise unterstützt. Da die Zündkerzen 32 während der negativen Ventilüberlappungsperiode T gezündet werden, in der die Sauerstoffkonzentration niedrig ist, wird die Erzeugung von NOx durch die Zündung unterdrückt.
  • Alternativ kann so konfiguriert werden, dass während der negativen Ventilüberlappungsperiode T die Zündkerzen 32 von allen Zylindern 5 gezündet werden, und dass während des Verdichtungshubes die Zündkerzen 32 der Zylinder 5 (wahlweise) gezündet werden, die von dem vorbestimmten Bereich zu einem Zustand verschoben sind, der Fehlzündungen verursacht. In diesem Fall wird die Zündfähigkeit von allen Zylindern 5 durch die Zündung der Zündkerzen während der negativen Ventilüberlappungsperiode T gewährleistet, und eine Änderung des Verbrennungszustandes zwischen den Zylindern 5 kann durch eine wahlweise Zündung der Zündkerzen 32 während des Verdichtungshubes eingestellt werden. Falls die vorstehend beschriebene Steuerung in einem Niedriglastbetrieb ausgeführt wird, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge klein ist, ist die vorliegende Erfindung insbesondere vorteilhaft, da die Änderung der Verbrennung zwischen den Zylindern 5 unterdrückt wird, während die Verdichtungszündung stabilisiert wird.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen abgewandelt werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Zündzeitgebung als ein Index zum Angeben des Verbrennungszustandes von jedem Zylinder 5 verwendet. Die Definition der Zündzeitgebung kann verändert werden. Außerdem kann als ein Index, der die Intensität der Verbrennung angibt, ein anderer Parameter außer der Zündzeitgebung verwendet werden. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei dem die Zylinderinnendrucksensoren verwendet werden, die Druckerhöhungsrate dP/dθ, die Rate der Wärmeerzeugung dQ/dθ und die Wärmeerzeugung Q auf der Grundlage des Zylinderinnendrucks P und des Kurbelwinkels θ berechnet werden, und einer oder mehrere von diesen Werten können zum Definieren eines quantitativen Index verwendet werden, der die Intensität der Verbrennung angibt. Zum Beispiel kann die Zündzeitgebung als eine Zeit definiert werden, bei der die Wärmeerzeugung Q 10% der gesamten Wärmeerzeugung erreicht. Die „Wärmeerzeugung“ bezieht sich auf die tatsächliche Wärmemenge, die bei einem Zyklus in einem Zylinder erzeugt wird, und die sich von der Wärmeerzeugung des zugeführten Kraftstoffes unterscheidet. Da die „Wärmeerzeugung“ auf der Grundlage des Zylinderinnendruckes berechnet wird, wird der Wert dadurch erhalten, dass der Kühlungsverlust berücksichtigt wird.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmte Bereich des Verbrennungszustandes bezüglich einer absoluten Referenz definiert. Insbesondere wird ein Bereich, der um 1° bis 8° von dem oberen Totpunkt beim Verdichten verzögert ist, als der vorbestimmte Bereich des Verbrennungszustandes verwendet. Jedoch kann der vorbestimmte Bereich zum Beispiel relativ als ein Bereich eines Überschusses oder eines Mangels eines gewissen Prozentsatzes von einem Soll-Verbrennungszustand definiert werden. In diesem Fall wird die Verbrennungsunterdrückungssteuerung für alle Zylinder 5 ausgeführt, falls der Verbrennungszustand von irgendeinem Zylinder 5 zu einem mehr als starken Verbrennungszustand von dem Sollzustand um einen vorbestimmten Prozentsatz oder mehr verschoben ist. Falls der Verbrennungszustand von irgendeinem Zylinder 5 zu einem Zustand verschoben ist (oder wenn die Verschiebung vorhergesagt wird), der eine Fehlzündung verursacht, und zwar von dem Sollzustand um einen Betrag eines vorbestimmten Prozentsatzes oder mehr infolge der Verbrennungsverdichtungssteuerung, dann wird die Zündkerze 32 von diesem Zylinder 5 wahlweise aktiviert.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Ventilzeitgebung sowohl der Einlassventile 14 als auch der Auslassventile 15 bei dem Schritt S104 geändert. Jedoch kann die Ventilzeitgebung entweder der Einlassventile 14 oder der Auslassventile 15 geändert werden. Die Steuerung der vorliegenden Erfindung kann auf einen Fall angewendet werden, bei dem keine negative Ventilüberlappungsperiode T vorhanden ist, wie sie in der 6 gezeigt ist. Als die Verbrennungsunterdrückungssteuerung (Schritt S104) kann zum Beispiel die tatsächliche Verdichtbarkeit dadurch geändert werden, dass die Schließzeitgebung der Einlassventile 14 bei dem Verdichtungshub geändert wird, wodurch die Zündfähigkeit eingestellt wird.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden sowohl die Ventilzeitgebung als auch die Kraftstoffeinspritzmenge je nach Bedarf geändert (Schritte S104, S105). Jedoch kann nur die Ventilzeitgebung oder nur die Kraftstoffeinspritzmenge geändert werden, um die Verbrennungsunterdrückungssteuerung auszuführen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei den Schritten S104 und S106 der Verbrennungszustand des Zylinders mit der stärksten Verbrennung zu einem günstigen Bereich verschoben. Insbesondere wird die Zündzeitgebung des Zylinders zu einem Bereich verschoben, der um 1° bis 8° von dem oberen Totpunkt beim Verdichten verzögert ist. Alternativ kann der Verbrennungszustand des Zylinders mit der stärksten Verbrennung zu einem optimalen Punkt verschoben werden. Zum Beispiel kann die Zündzeitgebung des Zylinders zu einem Punkt verschoben werden, der um 4° von dem oberen Totpunkt beim Verdichten verzögert ist. In dem Bereich, in dem die Zündzeitgebung um 1° bis 8° von dem oberen Totpunkt beim Verdichten verzögert ist, ist der Lärm (und das Klopfen) in einem zulässigen Bereich, und es wird eine Verbrennung verhindert, bei der wahrscheinlich Fehlzündungen verursacht werden. Auch wenn der Verbrennungszustand in jenem Bereich ist, hat jedoch der Lärm eine Tendenz, dass er auf ein gewisses Maß verstärkt wird, wenn die Zündzeitgebung vorgerückt wird, d.h. wenn der Verbrennungszustand verstärkt wird. Angesichts der Reduzierung von Lärm ist es daher wirksam, den Verbrennungszustand des Zylinders mit der stärksten Verbrennung zu einem optimalen Punkt zu verschieben, zum Beispiel zu einem Punkt, der um 4° von dem oberen Totpunkt beim Verdichten verzögert ist.

Claims (8)

  1. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) mit homogener Ladung, die Folgendes aufweist: eine Vielzahl Zylinder (5); einen Sensor (24) zum Erfassen von Informationen bezüglich Verbrennungszuständen der Zylinder; Zündvorrichtungen (32), Einlassventile (14) und Auslassventile (15), wobei jeder Zylinder (5) mit einer der Zündvorrichtungen, einem der Einlassventile (14) und einem der Auslassventile (15) versehen ist; ein Steuergerät (10), das die Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder (5) von dem Sensor (24) erhält, wobei das Steuergerät (10) auf der Grundlage der Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder (5), die von dem Sensor (24) erhalten werden, einen Zylinder (5) mit der stärksten Verbrennung identifiziert und, falls ein Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, zumindest die Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5), die Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) oder eine zu allen Zylindern (5) zugeführte Kraftstoffeinspritzmenge ändert, wodurch eine Verbrennungsunterdrückungssteuerung ausgeführt wird, die eine Verbrennung von allen Zylindern (5) so unterdrückt, dass der Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) in den vorbestimmten Bereich verschoben wird, wobei in der Verbrennungsunterdrückungssteuerung das Steuergerät (10) zunächst zumindest die Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5) oder die Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) ändert, und, falls die Änderung zumindest der Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) aller Zylinder (5) oder der Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) aller Zylinder (5) nicht dazu führt, dass der Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) in den vorbestimmten Bereich verschoben wird, zusätzlich die zu allen Zylindern (5) zugeführte Kraftstoffeinspritzmenge ändert, und das Steuergerät (10) für einen Zylinder (5), dessen Verbrennungszustand sich nach der Durchführung der Verbrennungsunterdrückungssteuerung außerhalb des vorbestimmten Bereiches befindet und ein Zustand ist, welcher Fehlzündungen verursacht, wahlweise die entsprechende Zündvorrichtung (32) aktiviert, um eine unterstützte Zündung durchzuführen.
  2. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Bereich einen vorbestimmten optimalen Punkt beinhaltet, wobei, wenn der Verbrennungszustand des Zylinders (5), der mit der stärksten Verbrennung identifiziert wurde, zu einem noch stärkeren Verbrennungszustand von dem optimalen Punkt verschoben wird, die Steuerung zumindest der Ventilzeitgebung der Einlassventile (14), der Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) oder der Kraftstoffeinspritzmenge zu den Zylindern (5) so ausgeführt wird, dass der Verbrennungszustand des identifizierten Zylinders (5) zu dem optimalen Punkt verschoben wird.
  3. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zumindest ein Ionenstromsensor (24), ein Zylinderinnendrucksensor oder ein Klopfsensor ist.
  4. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Einlassventile (14) als auch die Auslassventile (15) in der Nähe eines oberen Totpunktes beim Auslassen geschlossen werden, so dass eine negative Ventilüberlappungsperiode vorhanden ist.
  5. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Steuerung der Ventilzeitgebung der Einlassventile (14) oder die Steuerung der Ventilzeitgebung der Auslassventile (15) durchgeführt wird, um die Länge der negativen Ventilüberlappungsperiode zu ändern.
  6. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wahlweise Aktivierung der Zündvorrichtung während der negativen Ventilüberlappungsperiode durchgeführt wird.
  7. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der negativen Ventilüberlappungsperiode das Steuergerät (10) die Zündvorrichtungen (32) von allen Zylindern (5) aktiviert, und wobei während eines Verdichtungshubes das Steuergerät (10) die Zündvorrichtungen (32) wahlweise aktiviert.
  8. Verdichtungszündungs-Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen bezüglich der Verbrennungszustände der Zylinder (5) zumindest eine Zündzeitgebung, eine Zylinderinnendruckerhöhungsrate, eine Zylinderwärmeerzeugungsrate, eine Zylinderwärmeerzeugung oder ein Klopfen beinhalten.
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