-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die ein Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum hat.
-
2. Beschreibung des Stands der Technik
-
In einer Funkenzündungsbrennkraftmaschine vergangener Jahre ist eine sogenannte Direkteinspritzbrennkraftmaschine zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, wobei Luft zu der Verbrennung beiträgt, praktisch umgesetzt worden. Die Direkteinspritzbrennkraftmaschine ist auch durch eine sogenannte homogene Verbrennung betreibbar, wo der Kraftstoff und die Luft homogen im Inneren des Verbrennungsraums gemischt sind, um den Kraftstoff zu verbrennen, durch Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum während eines Einlasshubs. In dem homogenen Verbrennungsbetrieb ist es wichtig, den Kraftstoff und die Luft homogen zu verteilen, um den Kraftstoff und die Luft so homogen wie möglich zu mischen, um eine gute Verbrennung zu erreichen.
-
Die
JP H10-159 619 A (Paragraphen [0005] bis [0008]) offenbart eine Technologie zum Erhalten eines homogenen Luft-Kraftstoff-Gemischs durch Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum in der ersten Hälfte und der zweiten Hälfte eines Einlasshubs. Des Weiteren ist eine Brennkraftmaschine praktisch umgesetzt worden, die ein Direkteinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum und ein Anschlusseinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss hat, wobei bei dieser das Anschlusseinspritzventil zum homogenen Mischen des Kraftstoffs und der Luft zu der Zeit einer homogenen Verbrennung verwendet wird.
-
Jedoch ist solch eine Brennkraftmaschine mit einem Direkteinspritzventil und einem Anschlusseinspritzventil vom Aufbau her komplex, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt. Darüber hinaus berücksichtigt die Technologie, die in
JP H10-159 619 A offenbart ist, nicht die Strömung von Luft, die in den Verbrennungsraum strömt.
-
Die
AT 006 104 U1 offenbart mit Bezug auf ein fünftes Ausführungsbeispiel ein Erzeugen einer Tumble-Strömung. Dabei erfolgt eine erste Einspritzung zwischen einer oberen Fläche des Kolbens und dem Zylinderkopf bei einem Punkt näher bei einem oberen Einlasstotpunkt als eine Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und einem unteren Einlasstotpunkt. In einer weiteren Ausführungsform offenbart die
AT 006 104 U1 ein Durchführen einer späteren Einspritzung in der Nähe eines unteren Einlasstotpunkts.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Diese Erfindung verbessert in räumlicher und homogener Hinsicht ein Mischen von Kraftstoff und Luft durch Verwenden nur einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum in einer Brennkraftmaschine einspritzt, die den Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum einspritzt.
-
Ein erster Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine. In dieser Brennkraftmaschine wird eine Tumble-Strömung, die von einer Einlassöffnung, die an einem Zylinderkopf öffnet, der an einem Ende eines Zylinders vorgesehen ist, der einen sich darin hin- und herbewegenden Kolben hat, zu einer Auslassöffnung gerichtet ist, die an dem Zylinderkopf öffnet, an der Zylinderkopfseite ausgebildet. Diese Brennkraftmaschine hat einen Verbrennungsraum, der von dem Zylinder, dem Zylinderkopf und dem sich in dem Zylinder hin- und herbewegenden Kolben umgeben ist, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die eine frühe Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer inneren Fläche des Zylinders zwischen einer oberen Fläche des Kolbens und dem Zylinderkopf bei einem Punkt näher bei einem oberen Einlasstotpunkt als eine Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und einem unteren Einlasstotpunkt, um ein Gemisch, das in dem Verbrennungsraum durch die frühe Einspritzung ausgebildet wird, exzentrisch an einer Auslassseite anzuordnen, und eine späte Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum bei einem Punkt näher bei dem unteren Einlasstotpunkt als dem Punkt in der frühen Kraftstoffeinspritzung durchführt.
-
Während der frühen Kraftstoffeinspritzung kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff zu einem Abschnitt hin einspritzen, wo die obere Fläche des Kolbens die innere Fläche des Zylinders schneidet.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann die späte Kraftstoffeinspritzung durchführen, nachdem sich ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in dem Verbrennungsraum durch die frühe Kraftstoffeinspritzung ausgebildet wird, zu der Einlassöffnungsseite durch eine Tumble-Strömung bewegt hat, die in der Form eines Fluids erzeugt wird, das von der Einlassöffnung in den Verbrennungsraum eingeleitet wird.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff während der frühen Kraftstoffeinspritzung einspritzen, um zu gestatten, dass ein Strahl von Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, der Tumble-Strömung des Fluids folgt, das von der Einlassöffnung in den Verbrennungsraum strömt.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff derart einspritzen, dass der Strahl von Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, die innere Fläche des Zylinders zuerst erreicht, bevor er die obere Fläche des Kolbens erreicht.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff einspritzen, wenn eine Achslinie des Strahls von Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, mit dem Abschnitt überlappt, wo die obere Fläche des Kolbens die innere Fläche des Zylinders schneidet.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff in den Verbrennungsraum mittels der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung einspritzen, wenn eine Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Maschinendrehzahl oder niedriger ist und ein Lastfaktor der Brennkraftmaschine wenigstens ein vorbestimmter Lastfaktor ist.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff in den Verbrennungsraum mittels der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung einspritzen, wenn die vorbestimmte Maschinendrehzahl gleich wie oder niedriger als eine Maschinendrehzahl ist, bei der eine Drehmomentschwankung der Brennkraftmaschine in einen zulässigen Bereich fällt.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt den Kraftstoff in den Verbrennungsraum mittels der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung ein, wenn die Menge von Kraftstoff, der in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenigstens eine minimale Menge von Kraftstoff ist, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff eine Vielzahl von Malen während wenigstens entweder der frühen Kraftstoffeinspritzung oder der späten Kraftstoffeinspritzung einspritzen.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann den Kraftstoff in einer größeren Menge in der frühen Kraftstoffeinspritzung als die Menge von Kraftstoff einspritzen, die in der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann an der Einlassöffnungsseite vorgesehen sein.
-
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann in einem mittleren Abschnitt des Zylinderkopfs vorgesehen sein.
-
Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren für die Brennkraftmaschine. In dieser Brennkraftmaschine wird eine Tumble-Strömung, die von einer Einlassöffnung, die an einem Zylinderkopf öffnet, der an einem Ende eines Zylinders vorgesehen ist, der einen sich darin bewegenden Kolben hat, zu einer Auslassöffnung gerichtet ist, die an dem Zylinderkopf öffnet, an der Zylinderkopfseite ausgebildet. Dieses Kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren für die Brennkraftmaschine hat die Schritte des Durchführens einer frühen Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer inneren Fläche des Zylinders zwischen einer oberen Fläche des Kolbens und dem Zylinderkopf bei einem Punkt näher bei einem oberen Einlasstotpunkt als eine Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und einem unteren Einlasstotpunkt, um ein Gemisch, das in dem Verbrennungsraum durch die frühe Einspritzung ausgebildet wird, exzentrisch an einer Auslassseite anzuordnen, und des Durchführens einer späten Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs in einen Verbrennungsraum, der von dem Zylinder, dem Zylinderkopf und dem sich in dem Zylinder hin- und herbewegenden Kolben umgeben ist, bei einem Punkt näher bei dem unteren Einlasstotpunkt als der Punkt in der frühen Kraftstoffeinspritzung.
-
Die Brennkraftmaschine und das Kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren für die Brennkraftmaschine, die vorstehend beschrieben sind, verbessern in räumlicher und homogener Hinsicht ein Vermischen von Kraftstoff und Luft durch Verwenden von nur der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum einspritzt.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Das Vorstehende und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen.
-
1 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
-
2A ist ein schematisches Diagramm, das einen Kraftstoffstrahl und eine Tumble-Strömung zeigt, die innerhalb eines Verbrennungsraums der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform erzeugt werden;
-
2B ist eine Draufsicht, die die Tumble-Strömung zeigt, die innerhalb des Verbrennungsraums der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform ausgebildet wird;
-
3A ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
3B ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
3C ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
3D ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
3E ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
3F ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
4 ist eine Draufsicht, in der aus Sicht von einer Zylinderkopfseite gezeigt ist, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
5A ist ein erklärendes Diagramm, das einen Zeitpunkt zeigt, zu dem der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
5B ist erklärendes Diagramm, das einen Zeitpunkt zeigt, zu dem der Kraftstoff mittels eines Einfacheinspritzverfahrens eingespritzt wird;
-
6 ist ein erklärendes Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und Drehmomentschwankungen zeigt;
-
7 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Bedingung zum Umschalten zwischen dem Einfacheinspritzverfahren und einer Mehrfacheinspritzung für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt;
-
8A ist ein schematisches Diagramm eines Vergleichsbeispiels der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform;
-
8B ist ein schematisches Diagramm zum Erklären eines geeigneten Zeitpunkts einer frühen Kraftstoffeinspritzung, die in der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform durchgeführt wird;
-
9A ist ein erklärendes Diagramm, das ein Verfahren zum Einspritzen des Kraftstoffs eine Vielzahl von Malen in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung in der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt;
-
9B ist ein erklärendes Diagramm, das ein Verfahren zum Einspritzen des Kraftstoffs eine Vielzahl von Malen in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung in der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt;
-
10A ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine gemäß einer Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
10B ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
10C ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
10D ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
10E ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird;
-
10F ist ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform eingespritzt wird; und
-
11 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation der Ausführungsform aus Sicht von der Zylinderkopfseite dargestellt ist.
-
DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachstehend wird die Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die beste Form zum Ausführen der Erfindung (nachstehend als „Ausführungsform“ bezeichnet) beschränkt ist. Darüber hinaus können die Bestandteile, die in der folgenden Ausführungsform beschrieben sind, diejenigen umfassen, die dem Fachmann leicht in den Sinn kommen, und im Wesentlichen diejenigen, die dieselben oder äquivalente sind.
-
Diese Ausführungsform in einer Funkenzündungsbrennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum, der von einem Kolben, einem Zylinder und einem Zylinderkopf umgeben ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine frühe Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff zu einer inneren Fläche des Zylinders zwischen einer oberen Fläche des Kolbens und dem Zylinderkopf (genauer gesagt einem Abschnitt, wo die obere Fläche des Kolbens die innere Fläche des Zylinders schneidet) bei einem Punkt näher bei einem oberen Einlasstotpunkt als eine Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens und einem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens und eine späte Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum bei einem Punkt näher bei dem unteren Einlasstotpunkt als der Punkt in der frühen Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
-
Hier ist die Homogenität des Gemischs aus dem Kraftstoff und der Luft ein Maß zum Anzeigen des Verhältnisses des Kraftstoffs zu der Luft in dem Verbrennungsraum. Je höher die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs ist, desto niedriger ist das Verhältnis des Kraftstoffs zu der Luft. Mit anderen Worten gesagt ist die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs ein Maß zum Anzeigen, wie homogen der Kraftstoff des Luft-Kraftstoff-Gemischs verteilt ist. Darüber hinaus ist eine Kraftstoffeinspritzsteuerung eine Steuerung zum Ändern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs zu der Brennkraftmaschine, der Menge des zu der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffs und anderen Parametern, die mit einer Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine zusammenhängen.
-
1 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung zeigt. Ein Zylinder 1S, der die Brennkraftmaschine 1 bildet, hat einen zylindrischen Aufbau mit einem Kolben 5, der in ihm angeordnet ist. Ein Ende des Zylinders 1S ist mit einem Zylinderkopf 1H versehen und das andere Ende ist mit einem Kurbelgehäuse 1C verbunden. Ein Kolben 5 bewegt sich in dem Zylinder 1S hin und her, d.h. in einem Raum, der von dem Zylinderkopf 1H und dem Zylinder 1S umgeben ist. Der Kolben 5 und eine Kurbelwelle 6 sind durch eine Verbindungsstange 8 miteinander gekoppelt. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 5 wird über die Verbindungsstange 8 auf die Kurbelwelle 6 übertragen und wird dann in eine Drehbewegung umgewandelt.
-
Der Raum, der von dem Zylinder 1S, dem Zylinderkopf 1H und dem Kolben 5 umgeben ist, ist ein Raum, wo ein Gemisch aus Kraftstoff F und Luft A, die zur Verbrennung des Kraftstoffs F beiträgt, verbrannt wird. Dieser Raum wird „Verbrennungsraum B“ genannt. Ein Einlassanschluss 3i und ein Auslassanschluss 3e sind mit dem Verbrennungsraum B verbunden. Der Einlassanschluss 3i bildet einen Teil eines Einlassdurchgangs, der die Luft A in den Verbrennungsraum B einleitet. Der Auslassanschluss 3e bildet einen Teil eines Abgasdurchgangs, der Abgas Ex des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in dem Verbrennungsraum B verbrennt, zu der Außenseite des Verbrennungsraums B ableitet.
-
Ein Einlasslufteinleitungsdurchgang 15 zum Einleiten der Luft A zu dem Einlassanschluss 3i ist mit dem Einlassanschluss 3i verbunden. Der Einlasslufteinleitungsdurchgang 15 ist mit einer Drosselklappe 9 zum Ändern der Querschnittsfläche des Einlasslufteinleitungsdurchgangs 15 versehen. Die Menge von Luft A, die in den Verbrennungsraum B einzuleiten ist, wird durch Ändern der Querschnittsfläche des Einlasslufteinleitungsdurchgangs 15 mit Hilfe der Drosselklappe 9 eingestellt. Hier wird die Öffnung der Drosselklappe 9 durch ein Drosselstellglied 9A eingestellt. Ein Luftmengenmesser 43 zum Messen der Menge von Luft A, die in den Einlasslufteinleitungsdurchgang 15 strömt (die Menge pro Zeiteinheit), ist an der stromaufwärtigen Seite von der Drosselklappe 9 des Einlasslufteinleitungsdurchgangs 15 (an der stromaufwärtigen Seite der Strömungsrichtung der Luft A, d.h. der Einlassseite des Einlasslufteinleitungsdurchgangs 15) vorgesehen. Der Luftmengenmesser 43 erfasst die Menge von Luft A, die in den Verbrennungsraum B eingeleitet wird.
-
Der Einlassanschluss 3i und der Auslassanschluss 3e öffnen an dem Zylinderkopf 1H. Ein Öffnungsteil des Einlassanschlusses 3i bildet eine Einlassöffnung 3io, und ein Öffnungsteil des Auslassanschlusses 3e eine Auslassöffnung 3eo. In der Einlassöffnung 3io ist ein Einlassventil 4i zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung 3eo zu einem vorbestimmten Zeitpunkt angeordnet. Darüber hinaus ist in der Auslassöffnung 3eo ein Auslassventil 4e zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung 3eo zu einem vorbestimmten Zeitpunkt angeordnet. Das Einlassventil 4i und das Auslassventil 4e werden durch die Leistung der Kurbelwelle 6 angetrieben.
-
Ein Direkteinspritzventil 10, das als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs F in den Verbrennungsraum B dient, ist an dem Zylinderkopf 1H montiert. Der Kraftstoff F ist ein Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, und Benzin wird in dieser Ausführungsform verwendet. Der Kraftstoff wird von einem Kraftstoffverteilungsrohr 14 zu dem Direkteinspritzventil 10 zugeführt. Das Kraftstoffverteilungsrohr 14 wird mit dem Kraftstoff F eines Kraftstofftanks 11 versorgt. Der Kraftstoff F in dem Kraftstofftank 11 wird zu einer Hochdruckpumpe (Ph) 13 über eine Niederdruckpumpe (PL) 12 geliefert, wodurch der Kraftstoff F mit Druck beaufschlagt wird und dann zu dem Kraftstoffverteilungsrohr 14 zugeführt wird. Ein Steuern der Hochdruckpumpe 13 kann den Druck des Kraftstoffs F (Kraftstoffdruck) in dem Kraftstoffverteilungsrohr 14 ändern.
-
Die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 hat eine Vielzahl von Zylindern 1S und Kolben 5. In diesem Fall ist das Direkteinspritzventil 10 in dem Verbrennungsraum B jedes Zylinders 1S vorgesehen. Jedes der Direkteinspritzventile 10 ist an dem Kraftstoffverteilungsrohr 14 montiert, und der Kraftstoff F wird von dem Kraftstoffverteilungsrohr 14 zu jedem Direkteinspritzventil 10 zugeführt. Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform die Anzahl der Zylinder 1S und Kolben 5 oder deren Anordnung in der Brennkraftmaschine 1 nicht speziell beschränkt ist.
-
Jedes Direkteinspritzventil 10 spritzt den Kraftstoff F zu der Luft A ein, die von der Einlassöffnung 3io in den Verbrennungsraum B über den Einlassanschluss 3i eingeleitet wird, und bildet dann ein Gemisch aus dem Kraftstoff F und der Luft A aus. An dem Zylinderkopf 1H ist eine Zündkerze 7 montiert, die als eine Zündeinrichtung dient. Wenn die Zündkerze 7 Elektrizität abgibt, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Verbrennungsraum B gezündet. Der Druck des Verbrennungsgases, der durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, bewegt den Kolben 5 in dem Zylinder 1S hin und her. Das Verbrennungsgas wird nach dem Antreiben des Kolbens 5 das Abgas Ex und wird über die Auslassöffnung 3eo zu dem Auslassanschluss 3e abgegeben. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Brennkraftmaschine 1 eine Hin- und Herbewegungsbrennkraftmaschine der Funkenzündungsbauart.
-
Die Brennkraftmaschine 1 wird durch eine elektronische Maschinensteuerungseinheit (ECU) 30 gesteuert. Deshalb ermittelt die Maschinen-ECU 30 Erfassungswerte von einem Kurbelwinkelsensor 41 zum Messen eines Drehwinkels der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1, von einem Beschleunigeröffnungssensor 42 zum Erfassen einer Beschleunigeröffnung und von dem Luftmengenmesser 43, und steuert Steuerungsziele auf der Basis dieser Erfassungswerte, um die Brennkraftmaschine 1 zu steuern. Hier umfassen die Steuerungsziele der Maschinen-ECU 30 die Zündkerze 7, das Direkteinspritzventil 10, die Niederdruckpumpe 12, die Hochdruckpumpe 13 und das Drosselstellglied 9A.
-
Die Maschinen-ECU 30 hat einen Prozessor 50, verschiedene Kennfelder, die die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beschreiben und zum Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 verwendet werden, und einen Speicher 31 zum Speichern eines Steuerungscomputerprogramms und dergleichen der Brennkraftmaschine 1. Der Prozessor 50 ist beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicher gebildet. Der Speicher 31 ist beispielsweise durch einen nicht-flüchtigen Speicher, wie einen Flash-Speicher, einen Speicher, der Daten auslesen kann, wie ein Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher, der Daten lesen und schreiben kann, wie einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder aus einer Kombination aus diesen Speichern aufgebaut.
-
Der Prozessor 50 hat einen Steuerungsbedingungsbestimmungsteil 51 und eine Einspritzsteuerungseinrichtung 52. Deshalb führt der Prozessor 50 eine Kraftstoffeinspritzsteuerung für die Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform aus. Wenn der Prozessor 50 einen Mechanismus hat, der den Zündzeitpunkt für die Brennkraftmaschine 1 steuern kann und den Zeitpunkt ändern kann, zu dem die Brennkraftmaschine 1 das Einlassventil 4i und das Auslassventil 4e öffnen/schließen oder anheben kann, steuert der Prozessor 50 diesen Mechanismus.
-
2A ist ein schematisches Diagramm, das einen Kraftstoffstrahl und eine Tumble-Strömung zeigt, die innerhalb des Verbrennungsraums der Brennkraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet werden. 2B ist eine Draufsicht, die die Tumble-Strömung zeigt, die in dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet wird. Wie in 2A gezeigt ist, kann das Direkteinspritzventil 10 zwischen einem Einspritzverfahren (Einfacheinspritzverfahren) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum B auf einmal in einer Menge, die gemäß einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 1 bestimmt ist (in einer notwendigen Kraftstoffmenge), und einem Einspritzverfahren (Mehrfacheinspritzverfahren) zum Einspritzen der notwendigen Kraftstoffmenge in den Verbrennungsraum B des Zylinders 1S in einer Vielzahl von Malen umschalten. 2A zeigt einen Fall, in dem die notwendige Kraftstoffmenge beispielsweise zweimal unter Verwendung des Mehrfacheinspritzverfahrens eingespritzt wird. In diesem Fall sind ein Kraftstoffstrahl Fm1, der das erste Mal eingespritzt wird, und ein Kraftstoffstrahl Fm2, der das zweite Mal eingespritzt wird, in dem Verbrennungsraum B vorhanden.
-
Eine Tumble-Strömung TF wird in dem Verbrennungsraum B der Brennkraftmaschine 1 ausgebildet. Die Tumble-Strömung TF ist eine Strömung von Luft, die in den Verbrennungsraum B von der Einlassöffnung 3io des Einlassanschlusses 3i eintritt, und ist von der Einlassöffnung 3io an der Seite des Zylinderkopfs 1H zu der Auslassöffnung 3eo hin und dann zu dem Kolben 5 hin gerichtet, wie in 2A und 2B gezeigt ist. Diese Tumble-Strömung wird der Einfachheit halber „normale Tumble-Strömung“ genannt. Die Intensität und dergleichen der Tumble-Strömung TF kann durch Einstellen beispielsweise der Neigung des Einlassanschlusses 3i in Bezug auf eine Mittelachse Zc des Zylinders 1S eingestellt werden. In dieser Ausführungsform wird der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 entlang der Tumble-Strömung TF der normalen Tumble-Strömung eingespritzt. Deshalb ist das Direkteinspritzventil 10 an der Einlassseite (der Seite, an der die Einlassöffnung 3io vorgesehen ist) vorgesehen. Das Direkteinspritzventil 10 ist auch derart vorgesehen, dass ein Kraftstoffeinspritzloch von diesem der Seite des Kurbelgehäuses 1C (siehe 1) an der Auslassseite (der Seite, an der die Auslassöffnung 3eo vorgesehen ist) zugewandt ist.
-
3A bis 3F sind erklärende Diagramme, die zeigen, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform eingespritzt wird. 4 ist eine Draufsicht, in der von der Zylinderkopfseite aus gesehen dargestellt ist, wie der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform eingespritzt wird. 5A ist ein erklärendes Diagramm, das einen Zeitpunkt zeigt, zu dem der Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform eingespritzt wird. 5B ist ein erklärendes Diagramm, das einen Zeitpunkt zeigt, zu dem der Kraftstoff mittels des Einfacheinspritzverfahrens eingespritzt wird. Hier repräsentieren die horizontalen Achsen, die in 5A und 5B dargestellt sind, jeweils den Kurbelwinkel vor einem oberen Kompressionstotpunkt, wobei der 360-Grad-Punkt einen oberen Einlasstotpunkt kennzeichnet.
-
In der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform führt das Direkteinspritzventil 10 die frühe Kraftstoffeinspritzung (erste Kraftstoffeinspritzung) zum Einspritzen des Kraftstoffs in Richtung zu einer inneren Fläche 1Sw des Zylinders 1S (Zylinderinnenfläche) zwischen einer oberen Fläche 5T des Kolbens 5 (Kolbenoberfläche) und dem Zylinderkopf 1H bei einem Punkt näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als eine Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens 5 und einem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens 5 durch. Das Direkteinspritzventil 10 führt die späte Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoffeinspritzung) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum B bei einem Punkt näher bei dem unteren Einlasstotpunkt als der Punkt in der frühen Kraftstoffeinspritzung durch. Genauer gesagt wird in der frühen Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 in Richtung zu einem Abschnitt eingespritzt, wo die Kolbenoberfläche 5T die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet. Demzufolge kann ein homogenes Mischen des Kraftstoffs und der Luft beschleunigt werden. Als eine Folge ist ein Mischen von Kraftstoff und Luft in räumlicher und homogener Hinsicht verbessert, und die Verschlechterung einer Verbrennung und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und von Drehmomentschwankungen in der Brennkraftmaschine 1 können verhindert werden.
-
Als Nächstes wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform im Detail beschrieben. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Erklärung eine Kraftstoffeinspritzung einmal in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Einspritzung ausgeführt wird. Die Summe der Menge von Kraftstoff, die in der frühen Einspritzung eingespritzt wird, und der Menge von Kraftstoff, die in der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, ist gleich zu der Menge von Kraftstoff, der pro Zyklus der Brennkraftmaschine erfordert ist (gesamte Kraftstoffeinspritzmenge). In dieser Ausführungsform ist die Menge von Kraftstoff, die von dem Direkteinspritzventil 10 während der frühen Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, vorzugsweise größer als die Menge von Kraftstoff, die von dem Direkteinspritzventil 10 während der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird. Es erfordert eine gewisse Zeit, um Luft mit dem Kraftstoff, der in den Verbrennungsraum B eingespritzt wird, homogen zu mischen. Deshalb kann eine größere Menge von Kraftstoff homogen mit Luft gemischt werden, indem die Menge von Kraftstoff, die während der frühen Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, größer als die Menge von Kraftstoff gemacht wird, die während der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.
-
3A zeigt die frühe Kraftstoffeinspritzung. Die frühe Kraftstoffeinspritzung (nachstehend als „frühe Kraftstoffeinspritzung“ bezeichnet) wird während eines Einlasshubs und näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als die Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens 5 und dem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens 5 durchgeführt (270 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt in Bezug auf den oberen Kompressionstotpunkt). Während der frühen Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt, so dass ein Strahl von Kraftstoff (Kraftstoffstrahl) FmA zu dem Abschnitt gerichtet ist, wo die Kolbenoberfläche 5T die Zylinderinnenfläche 1Sw an der Auslassseite (der Seite der Auslassöffnung 3eo) schneidet (der Bereich, der von dem Buchstaben C in 3A umgeben ist). Deshalb ist die Richtung des Kraftstoffstrahls FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, in einem Winkel festgelegt, bei dem eine Achslinie Zf des Kraftstoffstrahls FmA die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet, während die Kolbenoberfläche 5T zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und der Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und dem unteren Einlasstotpunkt positioniert ist. Die Achslinie Zf des Kraftstoffstrahls FmA stimmt mit einer Achse Zi des Kraftstoffeinspritzlochs des Direkteinspritzventils 10 überein (parallel zu einer Richtung, in der das Kraftstoffeinspritzloch ausgebildet ist, und zu einer Richtung, in der der Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzloch strömt) und ist parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kraftstoffstrahls FmA. Der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, breitet sich auf eine vorbestimmte Breite aus und bewegt sich von der Einlassseite (Seite der Einlassöffnung 3io) zu dem Abschnitt, wo die Kolbenoberfläche 5T die Zylinderinnenfläche 1Sw an der Auslassseite (Seite der Auslassöffnung 3eo) schneidet.
-
In der frühen Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff zu einem Zeitpunkt eingespritzt, zu dem der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, den Abschnitt erreicht, wo die Kolbenoberfläche 5T an der Auslassseite die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet. Bevorzugter wird der Kraftstoff zu einem Zeitpunkt eingespritzt, zu dem der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, die Zylinderinnenfläche 1Sw vor Erreichen der Kolbenoberfläche 5T an der Auslassseite erreicht, wie es später beschrieben wird. Deshalb kann der Effekt erreicht werden, dass die Tumble-Strömung TF und der Kraftstoffstrahl FmA sich gegenseitig verstärken können ohne die Tumble-Strömung TF zu schwächen.
-
In dem Beispiel von 5A wird die frühe Kraftstoffeinspritzung zwischen ungefähr 305 Grad vor einem oberen Kompressionstotpunkt und ungefähr 298 Grad vor einem oberen Kompressionstotpunkt für eine Dauer von Δt1 durchgeführt.
-
Ein Einspritzen des Kraftstoffs von dem Direkteinspritzventil 10 zu diesem Zeitpunkt bringt den Kraftstoff exzentrisch an die Auslassseite. Als eine Folge ist ein Gemisch GmA aus dem Kraftstoff und der Luft exzentrisch an der Auslassseite gelegen, wie in 3B gezeigt ist. Der Zeitpunkt der frühen Kraftstoffeinspritzung im Stand der Technik wird im Allgemeinen „schlechtester Einspritzzeitpunkt (WIT)“ genannt. In dem Einfacheinspritzverfahren werden der Kraftstoff und die Luft extrem schlecht bei dem WIT gemischt, und deshalb wird die schlechteste Homogenität in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch erhalten. Deshalb wird im Stand der Technik der Kraftstoff nicht bei dem WIT eingespritzt.
-
Wenn der Kolben 5 sich zu dem unteren Einlasstotpunkt bewegt, erhöht sich die Öffnung des Einlassventils 4i, und deshalb erhöht sich die Menge von Luft, die von dem Einlassanschluss 3i in den Verbrennungsraum B durch die Einlassöffnung 3io strömt. Wie in 3C gezeigt ist, bildet die Luft, die von der Einlassöffnung 3io in den Verbrennungsraum B strömt, die Tumble-Strömung TF. Diese Tumble-Strömung TF, eine normale Tumble-Strömung, bewegt das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das sich exzentrisch an der Auslassseite gelegen ist, in Richtung zu der Einlassseite. Als eine Folge liegt das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA exzentrisch an der Einlassseite innerhalb des Verbrennungsraums B, wodurch die Auslassseite (der Abschnitt, der durch einen Buchstaben D in 3C gezeigt ist) ein Bereich mit wenig oder keinem Kraftstoff wird.
-
3D zeigt die späte Kraftstoffeinspritzung. Die späte Kraftstoffeinspritzung (als „späte Kraftstoffeinspritzung“ bezeichnet) wird während des Einlasshubs und nach der frühen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Während der späten Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 so eingespritzt, dass ein Kraftstoffstrahl FmB zu der Zylinderinnenfläche 1Sw an der Auslassseite gerichtet ist. Im Speziellen spritzt das Direkteinspritzventil 10 den Kraftstoff zu dem Bereich an der Auslassseite ein, der wenig oder keinen Kraftstoff hat. In dem in 5A gezeigten Beispiel wird die späte Kraftstoffeinspritzung zwischen ungefähr 240 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt und ungefähr 232 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt für eine Dauer von Δt2 durchgeführt. Das Zeitintervall von dem Ende der frühen Kraftstoffeinspritzung bis zu dem Start der späten Kraftstoffeinspritzung ist ti. Ein Einspritzen des Kraftstoffs von dem Direkteinspritzventil 10 zu diesem Zeitpunkt bringt den Kraftstoff exzentrisch an die Auslassseite. Als eine Folge ist ein Gemisch GmB aus dem Kraftstoff und der Luft exzentrisch an der Auslassseite gelegen, während das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das während der frühen Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, exzentrisch an der Einlassseite gelegen ist, wie in 3E gezeigt ist.
-
Es sei angemerkt, dass, wenn die späte Kraftstoffeinspritzung nahe dem oberen Kompressionstotpunkt gestartet wird, es sein kann, dass es nicht genug Zeit gibt, um den Kraftstoff und die Luft zu mischen und der Kraftstoff und die Luft nicht ausreichend homogen gemischt werden können. Deshalb ist es bevorzugt, dass die späte Kraftstoffeinspritzung vor einem unteren Totpunkt (180 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt) ausgeführt wird und dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA demgemäß zu der Einlassseite vor dem Start der späten Kraftstoffeinspritzung bewegt wird. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Tumble-Strömung TF derart gestaltet ist, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA solch eine Bewegung durchführt.
-
Nachdem einmal die späte Kraftstoffeinspritzung abgeschlossen ist, passiert der Kolben 5 den unteren Einlasstotpunkt und bewegt sich in Richtung zu dem oberen Kompressionstotpunkt. In diesem Prozess bilden das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das in dem Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung ausgebildet und von der Auslassseite zu der Einlassseite bewegt worden ist, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmB, das an der Auslassseite durch die späte Kraftstoffeinspritzung ausgebildet worden ist, ein homogenes Gemisch Gm über das gesamte Innere des Verbrennungsraums B, wie in 3F gezeigt ist. Ein Funken SP, der von der Zündkerze 7 in diesem Zustand abgegeben wird, zündet das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch Gm, das in dem Verbrennungsraum B ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform können, weil ein homogenes Mischen des Kraftstoffs und der Luft unter Verwendung der vorstehend genannten Verfahren beschleunigt werden kann, die Verschlechterung einer Verbrennung und eine Erhöhung eines Kraftstoffverbrauchs und von Drehmomentschwankungen in der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden. Weil der Kraftstoff, der pro Zyklus der Brennkraftmaschine 1 erfordert ist, separat in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden kann, kann darüber hinaus die Eindringkraft des Kraftstoffs, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, verringert werden. Als eine Folge kann eine Kraftstoffverdünnung mit Öl (Schmieröl), die durch Adhäsion des Kraftstoffstrahls an der Zylinderinnenfläche 1Sw verursacht wird, verhindert werden.
-
Es sei angemerkt, dass die Zeitpunkte der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von Faktoren wie der Intensität und der Richtung der Tumble-Strömung TF, die innerhalb des Verbrennungsraums B ausgebildet ist, der Größe der Bohrung und des Hubs der Brennkraftmaschine 1, der Richtung des Kraftstoffs, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, dem Kraftstoffdruck und der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 1 variieren, aber nicht auf die vorstehend genannten Zeitpunkte beschränkt sind. Die Zeitpunkte der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung sind im Hinblick auf beispielsweise die vorstehend genannten Faktoren bestimmt und ein Kennfeld wird angefertigt und in dem Speicher 31 der Maschinen-ECU 30 gespeichert, die in 1 gezeigt ist. Dann spritzt der Steuerungsbedingungsbestimmungsteil 51 oder die Einspritzsteuerungseinrichtung 52 der Maschinen-ECU den Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 auf der Basis des Kennfelds ein.
-
6 ist ein erklärendes Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und Drehmomentschwankungen zeigt. 6 zeigt die Ergebnisse von Drehmomentschwankungen, die erhalten werden, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte unter den Bedingungen geändert werden, dass die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1, die in 1 gezeigt ist (die Drehzahl der Kurbelwelle 6 pro Zeiteinheit), 1200 Umdrehungen pro Minute (U/min) und der Kraftstoffdruck 0,57 MPa ist. Die horizontale Achse von 6 stellt einen Endzeitpunkt der frühen Kraftstoffeinspritzung (früher Einspritzendzeitpunkt) dar, und die vertikale Achse von 6 stellt einen Startzeitpunkt der späten Kraftstoffeinspritzung dar (später Einspritzstartzeitpunkt). Sowohl der Endzeitpunkt als auch der Startzeitpunkt sind mit Kurbelwinkeln vor einem oberen Kompressionstotpunkt vor einem oberen Totpunkt (BTDC) gezeigt.
-
Die durchgehende Linie L1, die in 6 gezeigt ist, zeigt an, dass der frühe Einspritzendzeitpunkt mit dem späten Einspritzstartzeitpunkt übereinstimmt. Im Speziellen ist die durchgehende Linie L1 eine Linie, die die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs unter Verwendung des Einfacheinspritzverfahrens, das in 5B gezeigt ist, und einer Drehmomentschwankung zeigt. T1 bis T9, die in 6 gezeigt sind, zeigen jeweilige Drehmomentschwankungen (Nm) an. Je kleiner der Grad einer Drehmomentschwankung der Brennkraftmaschine 1 ist, desto höher ist die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in dem Verbrennungsraum B vorhanden ist. In 6 sind die Grade von Drehmomentschwankungen derart ausgedrückt, dass T1 > T2 > T3 > T4 > T5 > T6 > T7 > T8 > T9. Die durchgehenden Linien, die durch T1 bis T9 dargestellt sind, zeigen an, dass die Grade dieser Drehmomentschwankungen dieselben sind.
-
I1, das in 6 gezeigt ist, zeigt ein Ergebnis an, das erhalten wird, wenn der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B mittels des Einfacheinspritzverfahrens zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, der in 5B erhalten wird, d.h. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzung bei ungefähr 315 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt begonnen wird und bei ungefähr 300 Grad vor dem oberen Kompressionstotpunkt beendet wird. Die Drehmomentschwankung ist in der Nähe von T5. I2, das in 6 gezeigt ist, zeigt ein Ergebnis an, das erhalten wird, wenn der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B mittels der Kraftstoffeinspritzsteuerung dieser Ausführungsform zu dem in 5A gezeigten Zeitpunkt eingespritzt wird. Wie in 6 gezeigt ist, fällt die Drehmomentschwankung in diesem Fall in den Bereich der durchgehenden Linie T9, was bedeutet, dass der Grad dieser Drehmomentschwankung gering ist. Wie durch I3 in 6 gekennzeichnet ist, obwohl der frühe Einspritzendzeitpunkt derselbe wie bei I2 ist, ist der späte Einspritzstartzeitpunkt näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als bei I2. Mit anderen Worten gesagt ist I3 kürzer als I2 im Hinblick auf das Zeitintervall zwischen dem frühen Einspritzendzeitpunkt und dem späten Einspritzstartzeitpunkt. Die Drehmomentschwankung in diesem Fall ist T3 zu T2. Wenn angenommen wird, dass der frühe Einspritzendzeitpunkt bei I2 und I3 derselbe ist, nimmt der Grad einer Drehmomentschwankung ab, wenn der späte Einspritzstartzeitpunkt sich dem oberen Kompressionstotpunkt nähert, und wird bei dem Zeitpunkt von I2 am geringsten.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, ist I2 das Ergebnis, das durch die Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform erhalten wird. Im Speziellen wird in der Kraftstoffeinspritzsteuerung dieser Ausführungsform die frühe Kraftstoffeinspritzung bei dem Zeitpunkt von WIT durchgeführt, und die späte Kraftstoffeinspritzung wird durchgeführt, wenn der Kraftstoff an der Auslassseite mager wird, nachdem sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in dem Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung ausgebildet worden ist, zu der Einlassseite durch die Tumble-Strömung TF bewegt hat. Als eine Folge kann eine homogene Vermischung des Kraftstoffs und der Luft beschleunigt werden und ein Vermischen des Kraftstoffs und der Luft kann in räumlicher und homogener Hinsicht in dem Verbrennungsraum B verbessert werden, so dass Drehmomentschwankungen in der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden können.
-
7 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Bedingung zum Umschalten zwischen dem Einfacheinspritzverfahren und dem Mehrfacheinspritzverfahren für die Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Die horizontale Achse von 7 stellt die Maschinendrehzahl NE der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine 1 dar, und die vertikale Achse stellt den Lastfaktor KL der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine 1 dar. Der Lastfaktor KL ist das Verhältnis einer Last, wenn die gesamte Last auf die Brennkraftmaschine 1 100% ist. In dieser Ausführungsform wird der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, wenn wenigstens die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 eine vorbestimmte Maschinendrehzahl oder niedriger ist und wenn der Lastfaktor der Brennkraftmaschine 1 wenigstens ein vorbestimmter Lastfaktor ist.
-
Die vorbestimmte Maschinendrehzahl ist eine Maschinendrehzahl, die erhalten wird, wenn die Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1, die durch eine Verbrennungsschwankung verursacht werden, in einen zulässigen Bereich fallen. In dieser Ausführungsform ist die Maschinendrehzahl, die erhalten wird, wenn die Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1 in den zulässigen Bereich fallen, bei einer mittleren Drehzahl (2800 U/min in dieser Ausführungsform). Der vorbestimmte Lastfaktor ist andererseits ein Lastfaktor, bei dem die Last auf die Brennkraftmaschine wenigstens eine mittlere Last ist, und ist beispielsweise in dieser Ausführungsform wenigstens 40%.
-
Die Menge von Kraftstoff, die von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, erhöht sich, wenn sich die Last der Brennkraftmaschine 1 erhöht. Deshalb können in dem Fall des Einfacheinspritzverfahrens der Kraftstoff und die Luft nicht leicht miteinander vermischt werden. Als eine Folge kann eine Verbrennung verschlechtert sein und die Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1 können größer werden. In dieser Ausführungsform können durch Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum B mittels der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung, wenigstens wenn die Brennkraftmaschine 1 bei einer mittleren Last oder höher betrieben wird, die Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden. Weil das Einfacheinspritzverfahren verwendet wird, wenn die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 bei einer niedrigen Drehzahl ist, werden die Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1, die durch eine Verbrennungsschwankung verursacht werden, groß. Jedoch werden die Drehmomentschwankungen verringert, weil die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung ausgeführt werden, wenn sich die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 erhöht.
-
In dieser Ausführungsform sind die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1, bei denen der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, in dem Bereich (4) von 7 gezeigt. Im Speziellen ist der Bereich (4) von 7 der Bereich, wo die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 die vorbestimmte Maschinendrehzahl oder niedriger ist und der Lastfaktor der Brennkraftmaschine 1 wenigstens der vorbestimmte Lastfaktor ist. Wenn die Brennkraftmaschine 1 wenigstens in diesem Bereich betrieben wird, wird der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt.
-
Deshalb kann ein homogenes Vermischen von Kraftstoff und Luft beschleunigt werden, und ein Vermischen des Kraftstoffs und der Luft kann in räumlicher und homogener Hinsicht verbessert werden, so dass die Verschlechterung einer Verbrennung und Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 1, die durch eine Verbrennungsschwankung verursacht werden, verhindert werden können. Weil darüber hinaus der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B unter Verwendung des Einfacheinspritzverfahrens in den zulässigen Drehmomentschwankungsbereichen (Bereiche (1) bis (3) und (5) in 7) eingespritzt wird, kann eine Erhöhung der Antriebsenergie des Direkteinspritzventils 10, die durch Ausführen der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, verhindert werden. Die Antriebsenergie des Direkteinspritzventils 10 verwendet die Leistung, die durch die Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird, wodurch ein Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 1 durch Umschalten zwischen dem Einfacheinspritzverfahren gemäß den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 und einem Kraftstoffeinspritzverfahren, das durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung gebildet wird, beschränkt werden kann.
-
Es sei angemerkt, dass in dem Kraftstoffeinspritzverfahren, das durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung gebildet wird, die Menge von Kraftstoff, die in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, wenigstens die minimale Menge von Kraftstoff sein muss, die von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird. Selbst wenn die Last auf die Brennkraftmaschine 1 kleiner als die mittlere Last ist, kann deshalb der Kraftstoff in den Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden, solange die Menge von Kraftstoff, die durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffspritzung eingespritzt wird, wenigstens die minimale Menge von Kraftstoff ist, die von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird.
-
Die Maschinen-ECU 30, die in 1 gezeigt ist, verwendet den Steuerungsbedingungsbestimmungsteil 51 des Prozessors 50, um auf der Basis der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 zu bestimmen, ob der Kraftstoff unter Verwendung des Einfacheinspritzverfahrens oder unter Verwendung des Kraftstoffeinspritzverfahrens, das durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung gebildet wird, eingespritzt wird. Die Kraftstoffsteuerungseinrichtung 52 des Prozessors 50 treibt das Direkteinspritzventil 10 auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung an und spritzt den Kraftstoff in den Verbrennungsraum B mittels des Einfacheinspritzverfahrens oder des Kraftstoffverfahrens ein, das durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung gebildet ist.
-
8A ist ein schematisches Diagramm eines Vergleichsbeispiels der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform. 8B ist ein schematisches Diagramm zum Erklären eines geeigneten Zeitpunkts der frühen Kraftstoffeinspritzung, die in der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Die frühe Kraftstoffeinspritzung wird während eines Einlasshubs und näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als die Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens 5 und dem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens 5 durchgeführt. In diesem Moment wird die frühe Kraftstoffeinspritzung so durchgeführt, dass die Tumble-Strömung TF in dem Verbrennungsraum B nicht blockiert wird.
-
Wie in 8A gezeigt ist, wenn der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, die Kolbenoberfläche 5T vor Erreichen der Zylinderinnenfläche 1Sw erreicht, rollt sich der Kraftstoffstrahl FmA in Richtung zu dem Zylinderkopf 1H nach oben und ist dadurch der Tumble-Strömung TF zugewandt (der Pfeil J1 in dem Schnitt, der durch einen Buchstaben E in 8A gezeigt ist). Demzufolge wird die Tumble-Strömung TF in dem Verbrennungsraum B abgeschwächt. Dann wird die Funktion der Tumble-Strömung TF zum Bewegen des Gemisches aus dem Kraftstoff und der Luft, das durch die frühe Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird und exzentrisch an der Auslassseite gelegen ist, zu der Einlassseite schwach, und als eine Folge können der Kraftstoff und die Luft nicht ausreichend homogen gemischt werden.
-
In dieser Ausführungsform wird in der frühen Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 zu einem Zeitpunkt eingespritzt, zu dem der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10 eingespritzt wird, die Zylinderinnenfläche 1Sw vor Erreichen der Kolbenoberfläche 5T erreicht, wie in 8 gezeigt ist. Auf diese Weise wird bewirkt, dass der Kraftstoffstrahl FmA der Tumble-Strömung TF folgt. Weil sich der Kraftstoffstrahl FmA in Synchronisation mit der Tumble-Strömung TF voranbewegt (der Pfeil J2 in dem Abschnitt, der durch einen Buchstaben E in 8B gezeigt ist), verstärken sich der Kraftstoffstrahl FmA und die Tumble-Strömung TF gegenseitig, ohne die Tumble-Strömung TF zu schwächen, was zu einer Verstärkung der Funktion des Bewegens des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in der frühen Kraftstoffeinspritzung ausgebildet wird und exzentrisch an der Auslassseite gelegen ist, zu der Einlassseite führt. Als eine Folge verbessert sich die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs. Deshalb wird die Verschlechterung einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs verhindert.
-
Um den Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 zu einem Zeitpunkt einzuspritzen, bei dem der Kraftstoffstrahl FmA die Zylinderinnenfläche 1Sw vor Erreichen der Kolbenoberfläche 5T erreicht, ist es bevorzugt, ein Einspritzen des Kraftstoffs von dem Direkteinspritzventil 10 zu einem Zeitpunkt zu beginnen, zu dem die Achslinie Zf des Kraftstoffstrahls FmA mit dem Abschnitt überlappt, wo die Kolbenoberfläche 5T die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet. Im Speziellen ist es bevorzugt, dass der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, zu dem die Achse Zi des Kraftstoffeinspritzlochs (die Achslinie Zf des Kraftstoffstrahls FmA), das in dem Direkteinspritzventil 10 vorgesehen ist, die Kolbenoberfläche 5T und die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet.
-
9A und 9B sind erklärende Diagramme von jeweils einem Verfahren zum Einspritzen des Kraftstoffs eine Vielzahl von Malen in der frühen Kraftstoffeinspritzung und der späten Kraftstoffeinspritzung in der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der Ausführungsform. In dieser Ausführungsform, weil der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 zu der Zylinderinnenfläche 1Sw hin eingespritzt wird, neigt der Kraftstoff zur Anhaftung an der Zylinderinnenfläche 1Sw (der Abschnitt, der durch einen Buchstaben C in 9A umgeben ist) und zur Vermischung mit dem Schmieröl innerhalb des Kurbelgehäuses 1C (siehe 1), was eine Kraftstoffverdünnung verursacht.
-
Um eine derartige Kraftstoffverdünnung zu verhindern, wird der Kraftstoff eine Vielzahl von zusätzlichen Malen in wenigstens der frühen Kraftstoffeinspritzung oder der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt. 9A zeigt einen Zustand, in dem der Kraftstoff eine Vielzahl von Malen in der frühen Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, wobei Kraftstoffstrahle FmA1, FmA2 und FmA3 in den Verbrennungsraum B eingespritzt werden. Wie in 9B gezeigt ist, ist in der frühen Kraftstoffeinspritzung die gesamte Einspritzdauer Δt1 in eine Vielzahl von Segmenten geteilt und jedes Zeitintervall ist Δti1. Darüber hinaus ist in der späten Kraftstoffeinspritzung die gesamte Einspritzzeitdauer Δt2 in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt und jedes Zeitintervall ist Δti2. Das Zeitintervall zwischen dem frühen Kraftstoffendzeitpunkt und dem späten Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt ist durch ti dargestellt.
-
Auf diese Weise kann die Eindringkraft jedes Kraftstoffstrahls durch Einspritzen des Kraftstoffs eine Vielzahl von zusätzlichen Malen in entweder der frühen Kraftstoffeinspritzung oder der späten Kraftstoffeinspritzung verringert werden. Als eine Folge kann die Menge von Kraftstoff, die die Zylinderinnenfläche 1Sw erreicht und daran anhaftet, verringert werden, und die Kraftstoffverdünnung kann verhindert werden. Darüber hinaus kann, weil die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung zu den vorstehend genannten Zeitpunkten durchgeführt werden, eine homogene Vermischung des Kraftstoffs und der Luft beschleunigt werden, und eine Vermischung des Kraftstoffs und der Luft wird in räumlicher und homogener Hinsicht verbessert, so dass eine Kraftstoffverschlechterung verhindert werden kann. Wenn der Kraftstoff eine Vielzahl von zusätzlichen Malen in wenigstens entweder der frühen Kraftstoffeinspritzung oder der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, wird ein Kraftstoffeinspritzventil, das ein piezoelektrisches Element (beispielsweise ein Piezoelement) als ein Stellglied hat, oder ein anderes Ventil mit einem hohen Ansprechverhalten bevorzugt als das Direkteinspritzventil 10 verwendet. Deshalb kann der Kraftstoff sicher eine Vielzahl von Malen in wenigstens entweder der frühen Kraftstoffeinspritzung oder der späten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden.
-
(Modifikation)
-
10A bis 10F sind erklärende Diagramme, die jeweils zeigen, wie Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine gemäß einer Modifikation dieser Ausführungsform eingespritzt wird. 11 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Brennkraftmaschine gemäß der Modifikation dieser Ausführungsform aus Sicht von der Zylinderkopfseite dargestellt ist. Eine Brennkraftmaschine 1a gemäß dieser Ausführungsform hat im Wesentlichen denselben Aufbau wie die Brennkraftmaschine 1 (siehe 1), die vorstehend beschrieben ist, außer dass ein Direkteinspritzventil 10a in einem mittleren Abschnitt des Zylinderkopfs 1H vorgesehen ist. Der Rest des Aufbaus der Brennkraftmaschine 1a und eine Kraftstoffsteuerung von dieser sind gleich wie die, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben sind.
-
Wie in 10A und 11 gezeigt ist, sind in der Brennkraftmaschine 1a das Direkteinspritzventil 10a und eine Zündkerze 7 in dem mittleren Abschnitt des Zylinderkopfs 1H vorgesehen. Der mittlere Abschnitt des Zylinderkopfs 1H ist ein Abschnitt, der von den Einlassöffnungen 3io, 3io und den Auslassöffnungen 3eo, 3eo umgeben ist, wie in 11 gezeigt ist. Genauer gesagt ist der mittlere Abschnitt des Zylinderkopfs 1H das Innere eines Kreises, der um die Mittelachse Zc des Zylinders 1S ausgebildet ist und einen Radius r hat. Im Speziellen ist der Radius r entweder der Abstand zwischen der Mittelachse Zc des Zylinders und einem Außenumfang der Einlassöffnung 3io, oder der Abstand zwischen der Mittelachse Zc des Zylinders und einem Außenumfang der Auslassöffnung 3eo, je nachdem welcher größer ist.
-
Wie in 10A gezeigt ist, ist das Direkteinspritzventil 10a derart gestaltet, dass der Kraftstoffstrahl FmA zu der Zylinderinnenfläche 1Sw an der Auslassseite (der Seite der Auslassöffnung 3eo) gerichtet ist. Im Speziellen ist der Kraftstoffstrahl FmA, der von dem Direkteinspritzventil 10a eingespritzt wird, zu der Auslassseite hin um einen vorbestimmten Winkel α in Bezug auf die Mittelachse Zc des Zylinders 1S geneigt. Der vorbestimmte Winkel α ist auf einen Winkel festgelegt, bei dem die Achslinie Zf des Kraftstoffstrahls FmA die Zylinderinnenfläche 1Sw in einem Zustand schneidet, in dem die Kolbenoberfläche 5T zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und der Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt und dem unteren Einlasstotpunkt positioniert ist. Deshalb wird der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10a in den Verbrennungsraum B bei einem Punkt näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als die Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens 5 und dem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens 5 eingespritzt, und dann wird der Kraftstoffstrahl FmA zu dem Abschnitt gerichtet, wo die Kolbenoberfläche 5T die Zylinderinnenfläche 1Sw (den Abschnitt, der von einem Buchstaben C in 10A umgeben ist) schneidet.
-
Die frühe Kraftstoffeinspritzung, die in 10A gezeigt ist, wird während eines Einlasshubs und näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als die Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens 5 und dem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens 5 durchgeführt. In der frühen Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff von dem Direkteinspritzventil 10 derart eingespritzt, dass der Kraftstoffstrahl FmA zu dem Abschnitt hin gerichtet ist, wo die Kolbenoberfläche 5T an der Auslassseite die Zylinderinnenfläche 1Sw schneidet.
-
Der Kraftstoff ist durch Durchführen dieser frühen Kraftstoffeinspritzung exzentrisch an der Auslassseite gelegen. Als eine Folge ist das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA exzentrisch an der Auslassseite gelegen, wie in 10B gezeigt ist. Der Zeitpunkt der frühen Kraftstoffeinspritzung wird „WIT“ genannt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem Einfacheinspritzverfahren werden der Kraftstoff und die Luft extrem schlecht zu diesem Zeitpunkt gemischt, und deshalb wird die schlechteste Homogenität in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch erhalten. Deshalb wird im Stand der Technik der Kraftstoff nicht bei dem WIT eingespritzt.
-
Wenn sich der Kolben 5 zu dem unteren Einlasstotpunkt hin bewegt, vergrößert sich die Öffnung des Einlassventils 4i, und deshalb erhöht sich die Menge von Luft, die von dem Einlassanschluss 3i in den Verbrennungsraum B über die Einlassöffnung 3io strömt. Wie in 10C gezeigt ist, bildet die Luft, die von der Einlassöffnung 3io in den Verbrennungsraum B strömt, die Tumble-Strömung TF. Diese Tumble-Strömung TF, eine normale Tumble-Strömung, bewegt das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das exzentrisch an der Auslassseite gelegen ist, zu der Einlassseite. Als eine Folge ist das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA exzentrisch an der Einlassseite innerhalb des Verbrennungsraums B gelegen, was dazu führt, dass die Auslassseite (der Abschnitt, der durch einen Buchstaben D in 10C gezeigt ist) ein Bereich mit wenig oder keinem Kraftstoff wird.
-
Die späte Kraftstoffeinspritzung, die in 10D gezeigt ist, wird während des Einlasshubs der Brennkraftmaschine 1a und nach der frühen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. In der späten Kraftstoffeinspritzung spritzt das Direkteinspritzventil 10a den Kraftstoff zu dem Bereich an der Auslassseite ein, der wenig oder keinen Kraftstoff hat. Der Kraftstoff ist durch Durchführen dieser späten Kraftstoffeinspritzung exzentrisch an der Auslassseite gelegen. Als eine Folge ist das Gemisch GmB aus dem Kraftstoff und der Luft exzentrisch an der Auslassseite des Verbrennungsraums B gelegen, während das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das während der frühen Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, exzentrisch an der Einlassseite gelegen ist, wie in 10E gezeigt ist.
-
Nachdem die späte Kraftstoffeinspritzung einmal beendet ist, passiert der Kolben 5 den unteren Einlasstotpunkt und bewegt sich zu dem oberen Kompressionstotpunkt. In diesem Prozess bilden das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmA, das in dem Verbrennungsraum B durch die frühe Kraftstoffeinspritzung gebildet worden ist und sich von der Auslassseite zu der Einlassseite bewegt hat, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch GmB, das an der Auslassseite durch die späte Kraftstoffeinspritzung ausgebildet worden ist, ein homogenes Gemisch Gm über das gesamte Innere des Verbrennungsraums B, wie in 10F gezeigt ist. Ein Funken SP, der von der Zündkerze 7 in diesem Zustand abgegeben wird, zündet das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch Gm, das in dem Verbrennungsraum B ausgebildet ist. Wie vorstehend beschrieben ist, weil ein homogenes Vermischen des Kraftstoffs und der Luft durch die frühe Kraftstoffeinspritzung und die späte Kraftstoffeinspritzung beschleunigt werden kann, können eine Verschlechterung einer Verbrennung und eine Erhöhung eines Kraftstoffverbrauchs und von Drehmomentschwankungen in der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, wird in der Ausführungsform und der Modifikation von dieser die frühe Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um den Kraftstoff zu dem Abschnitt hin einzuspritzen, wo die Kolbenoberfläche die Zylinderinnenfläche schneidet, bei einem Punkt näher bei dem oberen Einlasstotpunkt als die Mitte zwischen dem oberen Einlasstotpunkt des Kolbens und dem unteren Einlasstotpunkt des Kolbens. Dann wird die späte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um den Kraftstoff in den Verbrennungsraum bei einem Punkt näher bei dem unteren Einlasstotpunkt als der Punkt in der frühen Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, nachdem sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das an der Auslassseite durch die frühe Kraftstoffeinspritzung ausgebildet worden ist, durch die Tumble-Strömung zu der Einlassseite bewegt hat. Als eine Folge kann eine homogene Vermischung des Kraftstoffs und der Luft beschleunigt werden, und ein Vermischen von Kraftstoff und Luft wird in räumlicher und homogener Hinsicht verbessert, wodurch ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem gesamten Verbrennungsraum ausgebildet werden kann. Deshalb kann die Verschlechterung einer Verbrennung verhindert werden.
-
In der Ausführungsform und der Modifikation von dieser kann aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch unter Verwendung von nur dem Direkteinspritzventil ausgebildet werden, ohne ein Anschlusseinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff und den Einlassanschluss zusammen gleichzeitig zu verwenden. Deshalb können die Herstellungskosten der Brennkraftmaschine verringert werden. Darüber hinaus, obwohl es ein Verfahren zum Verwenden eines Tumble-Steuerungsventils, eines Wirbel-Steuerungsventils oder einer anderen Luftstromsteuerungseinrichtung gibt, um die Geschwindigkeit der Luft zu erhöhen, die in die Brennkammer strömt, um das Vermischen des Kraftstoffs und der Luft zu beschleunigen, ist das Problem dieses Verfahrens jedoch, dass die gesamte Lastleistung verringert ist, sich die Kosten erhöhen oder eine Luftströmung abnimmt. In dieser Ausführungsform kann jedoch aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch unter Verwendung von nur dem Direkteinspritzventil ohne Verwendung der Luftstromsteuerungseinrichtung ausgebildet werden.
-
Obwohl die Ausführungsform und die Modifikation von dieser als ein Aspekt beschrieben sind, bei dem der Kraftstoff zu der Auslassseite der Brennkraftmaschine mit einer normalen Tumble-Strömung, die in dem Verbrennungsraum ausgebildet wird, eingespritzt wird, können die Ausführungsform und die Modifikation von dieser in gleicher Weise, wie in dem Fall der normalen Tumble-Strömung, auf einen Aspekt angewendet werden, bei dem der Kraftstoff zu der Einlassseite einer Brennkraftmaschine mit einer umgekehrten Tumble-Strömung eingespritzt wird, die in einem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine ausgebildet wird.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Brennkraftmaschine gemäß dieser Erfindung in einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum nützlich, und ist besonders geeignet zum Beschleunigen einer homogenen Vermischung von Kraftstoff und Luft durch Verwenden von nur der Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
-
Während die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen von dieser beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Aufbauten beschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfasst. Darüber hinaus, während die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Anordnungen gezeigt ist, sind andere Kombinationen und Anordnungen einschließlich mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element, auch innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche.
