DE60303073T2 - Ottomotorsteuereinheit - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung:
  • Gebiet der Erfindung:
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Regel- bzw. Steuereinheit für einen Ottomotor, spezifischer auf eine Regel- bzw. Steuereinheit für ein Regeln bzw. Steuern des Zustands einer Verbrennung in jedem Zylinder eines Mehrzylindermotors, die fähig ist, eine Kraftstoffeffizienz bzw. -wirksamkeit und Abgasemissionen zu verbessern.
  • Beschreibung des Standes der Technik:
  • In einem herkömmlich bzw. konventionell bekannten Ottomotor bzw. Funkenzündungstyp-Motor, der fähig ist, eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern, wird eine Verbrennung durchgeführt, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemischs bzw. einer Mischung innerhalb jedes Zylinders bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als einem stöchiometrischen Verhältnis gehalten wird. Insbesondere wird in einem Motor, der mit einem Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer ausgestattet ist, eine Schichtladeverbrennung bzw. Verbrennung einer geschichteten Beladung durch ein Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl & niedriger Last bzw. Belastung oder dgl. bei einem Kompressionshub durchgeführt, was zur Realisierung bzw. Verwirklichung einer super- bzw. über-mageren Verbrennung führt (siehe beispielsweise Japanische Patentoffenlegung Nr. 10-29836).
  • In einem derartigen Motor ist jedoch nur ein gewöhnlicher Drei-Wege-Katalysator, der verwendet wird, um Abgas zu reinigen (der eine hohe Fähigkeit aufweist, um HC, CO und NOx bei und rund um ein stöchiometrisches Verhältnis zu entfernen) unzulänglich, um NOx zur Zeit eines Magerbetriebs zu entfernen. Wie in der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 10-29836 gezeigt, ist daher ein Mager-NOx-Katalysator vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt, der in einer Sauerstoffüberschußatmosphäre NOx absorbiert und in einer Atmosphäre einer abgesenkten Sauerstoffkonzentration NOx entfernt und reduziert. Im Fall, wo ein derartiger Mager-NOx-Katalysator verwendet wird, wird, wenn die Menge an NOx, die der Mager-NOx-Katalysator während eines Magerbetriebs absorbiert, ansteigt, wie dies beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 10-29836 gezeigt ist, zusätzlich Kraftstoff während eines Expansionshubs zusätzlich zu einer Hauptverbrennung eingespritzt. Dadurch wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas reich gemacht und CO wird gebildet, was die Entfernung und Reduktion von NOX fördert.
  • US 6 073 600 offenbart einen Schichtladeverbrennungsmotor bzw. Brennkraftmaschine einer geschichteten Beladung, welche eine schwere EGR-Technologie einsetzt, in welcher Luft und Abgas zu jedem der Zylinder zugeführt werden.
  • US 6 178 933 offenbart einen Verbrennungsmotor bzw. eine Brennkraftmaschine unter Verwendung einer EGR-Technologie, in welcher Luft zu einem Zylinder über einen Einlaßdurchtritt zugeführt wird, und Abgas, wenn es einmal in ein Volumen gefüllt und in diesem gespeichert ist, auch dem Zylinder über einen anderen Durchtritt zugeführt wird.
  • Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind:
    In einem Motor, der einen derartigen herkömmlichen Magerbetrieb, wie oben erwähnt, durchführt, muß der Mager-NOx-Katalysator in einem Auslaß- bzw. Abgasdurchtritt vorgesehen sein, so daß seine Reinigungstauglichkeit bzw. -fähigkeit für NOx während des Magerbetriebs gesichert werden kann, was zu einem Anstieg in Kosten bzw. Auslagen führt. Außerdem muß, wie oben erwähnt, wenn die Menge an NOx, die der Mager-NOx-Katalysator absorbiert, ansteigt, NOx entfernt und reduziert werden, so daß die Reinigungsfähigkeit des Mager-NOx-Katalysators für NOx aufrecht erhalten werden kann. Dies erfordert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis temporär bzw. vorübergehend reich zu machen, indem zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird, und andere Mittel. Außerdem muß, wenn Kraftstoff, der zu verwenden ist, schwefelhaltig ist, die schwefelige Vergiftung aus dem Mager-NOx-Katalysator eliminiert werden. Dies macht ein Regenerationsbearbeiten notwendig, wie beispielsweise ein Erwärmen bzw. Erhitzen des Katalysators und ein Zuführen eines Reduktionsmittels bzw. -agens, was verursacht, daß die eine Kraftstoffeffizienz bzw. -wirksamkeit verbessernde Wirkung abnimmt. Außerdem macht dies, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemischs magerer als ein bestimmtes Niveau wird, das die Verbrennungsgeschwindigkeit zu langsam, was die Verbrennung kurz vor ihrem Abschluß an einem normalen Arbeiten bzw. Funktionieren hindert. Als Resultat gibt es eine Grenze für die Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager unter einer Schichtladeverbrennung gemacht wird.
  • Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme hat die vorliegende Anmelderin eine Anmeldung eingereicht, die sich auf eine Steuer- bzw. Regeleinheit für einen Ottomotor bezieht, welche fähig ist, die gute Wirkung einer mageren Verbrennung auf eine Kraftstoffeffizienz zu behalten und ihre Abgasreinigungsfähigkeit nur durch ein Verwenden eines Drei-Wege-Katalysators zu verbessern (Japanische Patentanmeldung Nr. 2002-024548).
  • Die vorliegende Erfindung, die auf dieser Art von Technik basiert, stellt eine Regel- bzw. Steuereinheit für einen Ottomotor bereit, welche fähig ist, eine Abgasreinigungsfähigkeit sicherzustellen und eine Kraftstoffeffizienz wirksamer zu verbessern.
  • Zusammenfassung der Erfindung:
  • Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Regel -bzw. Steuereinheit für einen Mehrzylinder-Ottomotor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt, in welchem ein Verbrennungszyklus eines jeden Zylinders eine vorbestimmte Phasendifferenz aufweist, und wobei der Motor beinhaltet:
    einen Zwischenzylinder-Gasdurchtritt zwischen einem Paar von Zylindern, wobei ein Auslaßhub von einem der Zylinder und ein Einlaßhub des anderen der Zylinder einander überlappen, und wobei durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder bei dem Auslaßhub ausgebracht ist bzw. wird, in den nachfolgenden Zylinder bei dem Einlaßhub eingebracht wird;
    ein Schalt- bzw. Umschaltventil zum Umschalten der Richtung, in welcher das verbrannte Gas des vorangehenden Zylinders eingebracht ist bzw. wird, von der Seite eines Auslaßdurchtritts zu der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts und umgekehrt;
    ein Frischluft-Einbringventil zum Einbringen von Frischluft in den nachfolgenden Zylinder durch ein Öffnen und Schließen eines Frischluft-Einbringdurchtritts;
    wobei die Steuereinheit die folgenden Elemente umfaßt;
    Betriebsmodus-Regel- bzw. -Steuermittel für: ein Ausführen einer Regelung bzw. Steuerung eines speziellen Betriebsmodus in einem Teillastbereich des Motors in dem speziellen Betriebsmodus, wobei das Frischluft-Einbringventil geschlossen ist und das Umschaltventil geregelt bzw. gesteuert ist bzw. wird, so daß das gesamte verbrannte Abgas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, in die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts eingebracht werden kann, wodurch die zwei Zylinder verbunden gehalten sind bzw. werden, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als ein stöchiometrisches Verhältnis wird, und wobei eine Verbrennung durchgeführt wird, und wobei Kraftstoff zu dem verbrannten Gas zugeführt wird, welches das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen; und ein Ausführen einer Regelung bzw. -Steuerung eines mittleren Betriebsmodus in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich in dem mittleren Betriebsmodus, wobei das Frischluft-Einbringventil geöffnet ist bzw. wird, um sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in den nachfolgenden Zylinder einzubringen, und wobei Kraftstoff zugeführt wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen; und
    Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem nachfolgenden Zylinder, so daß die Konzentration von Sauerstoff in Abgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht wird, ein Wert entsprechend einem Verbrennungszustand bei einem stöchiometrischen Verhältnis sein kann.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Teillastbereich des Motors eine Kraftstoffregelung bzw. -steuerung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt, wobei die zwei Zylinder verbunden sind. Dadurch verbessert in dem nachfolgenden Zylinder ein mageres Verbrennen einen thermischen Wirkungsgrad und verringert einen Pumpverlust, wobei geholfen wird, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Im vorangehenden Zylinder wird Kraftstoff in das verbrannte Abgas zugeführt, das vom vorangehenden Zylinder eingebracht wird, bis es ein stöchiometrisches Verhältnis erreicht, und dann wird eine Verbrennung beim stöchiometrischen Verhältnis durchgeführt. Dies ermöglicht wenigstens, einen Pumpverlust zu verringern, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Da das beim stöchiometrischen Verhältnis verbrannte Abgas in den Auslaßdurchtritt eingebracht wird, gibt es keine Notwendigkeit, irgendeinen Mager-NOx-Katalysator zu verwenden. Ausreichende Auslaßumwandlungsfähigkeiten können durch ein Verwenden eines Drei-Wege-Katalysators oder eines Oxidationskatalysators erhalten werden. Andererseits wird in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich das Frischluft-Einbringventil geöffnet, und dann wird Frischluft in den nachfolgenden Zylinder eingebracht. Dies wiederum gleicht den Mangel an Frischluft in den nachfolgenden Zylindern aus, wobei dies hilft, eine Verbrennung richtig bzw. ordnungsgemäß in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detail lierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine schematische Draufsicht und zeigt das Ganze eines Motors, welcher eine Steuer- bzw. Regeleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht, die eine grobe Konfiguration eines Hauptkörpers des Motors und dgl. zeigt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Steuer- bzw. Regelsystem zeigt.
  • 4 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel von Betriebsbereichen zeigt, in welchen eine Steuerung bzw. Regelung gemäß einem Betriebszustand durchgeführt wird.
  • 5 ist ein Betriebsdiagramm, welches einen Auslaßhub und einen Einlaßhub jedes Zylinders, das Timing bzw. den Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung, den Zeitpunkt einer Zündung und dgl. zeigt.
  • 6 ist eine schematische Draufsicht, die eine wesentliche Route eines Fließens von Frischluft und Abgas in einem Leichtlastbetrieb zeigt.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine wesentliche Route eines Fließens von Frischluft und Abgas in einem Mittellastbetrieb zeigt.
  • 8 ist eine schematische Draufsicht, die eine wesentliche Route eines Fließens von Frischluft und Abgas in einem Betrieb hoher Last und hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zeigt.
  • 9 ist eine graphische Darstellung, die ein anderes Beispiel von Betriebsbereichen zeigt, in welchen eine Steuerung bzw. Regelung gemäß einem Betriebszustand ausgeführt wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
  • 1 und 2 zeigen eine grobe Konfiguration des Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren beinhaltet ein Motorhauptkörper 1 eine Mehrzahl von Zylindern. Spezifisch beinhaltet er vier Zylinder 2A bis 2D gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform. Ein Kolben 3 ist in jeden Zylinder 2A bis 2D eingesetzt. Eine Verbrennungskammer 4 ist über dem Kolben 3 ausgebildet.
  • Eine Zündkerze 7 ist am obersten Teil der Verbrennungskammer 4 angeordnet, die in jedem Zylinder 2A bis 2D ausgebildet ist. Die Spitze der Zündkerze 7 ist zum Inneren der Verbrennungskammer 4 gerichtet. Mit der Zündkerze 7 ist eine Zündungssteuer- bzw. -regelschaltung 8 verbunden, die einen Zündzeitpunkt durch ihre elektronische Steuerung bzw. Regelung steuern bzw. regeln kann.
  • An einem Seitenteil der Verbrennungskammer 4 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 9 vorgesehen, welches Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 4 einspritzt. Das Kraftstoffeinspritzventil 9 beherbergt- ein Nadelventil und ein Solenoid (nicht gezeigt). Ein Pulssignal wird in das Kraftstoffeinspritzventil 9 von Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuermitteln (später erwähnt) eingegeben. Dadurch wird das Kraftstoffeinspritzventil 9 angetrieben und während einer Zeitdauer geöffnet, die einer Puls- bzw. Impulslänge zum Zeitpunkt der Pulseingabe entspricht. Dann spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 9 die Menge an Kraftstoff ein, die seiner Öffnungszeitdauer bzw. -periode entspricht. Hierin wird Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzventil 9 mittels eines Kraftstoffzuführungssystems (nicht gezeigt) zugeführt. Das Kraftstoffzuführungssystem umfaßt bzw. enthält eine Kraftstoffpumpe, einen Kraftstoffzufuhrdurchtritt und dgl. Es kann einen Kraftstoffdruck höher als der Druck innerhalb der Verbrennungskammer bei einem Kompressions- bzw. Verdichtungshub liefern.
  • Ein Verbrennungszyklus, der sich aus Einlaß-, Verdichtungs-, Expansions- und Auslaßhub zusammensetzt, ist so konstruiert, daß er durchgeführt werden kann, wobei jeder Zylinder 2A bis 2D eine vorbestimmte Phasendifferenz beibehält. Spezifisch wird im Fall eines Vierzylindermotors, wie in 5 gezeigt, der Verbrennungszyklus durchgeführt mit einem ersten Zylinder 2A, einem dritten Zylinder 2C, einem vierten Zylinder 2D und einem zweiten Zylinder 2B, in der erwähnten Reihenfolge, wobei die Phasendifferenz eines 180-Grad Kurbelwinkels gewahrt wird. Hierin sind der erste Zylinder 2A, der zweite Zylinder 2B, der dritte Zylinder 2C und der vierte Zylinder 2D in der erwähnten Reihenfolge von einem Ende in der Richtung einer zylindrischen Reihe bezeichnet. In 5 bezeichnet Bezugszeichen EX den Auslaßhub; IN den Einlaßhub; F die Kraftstoffeinspritzung; und S die erzwungene Zündung. Ein Sternchen in der Figur zeigt, daß eine kompressive Selbstzündung durchgeführt wird.
  • Ein Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 ist zwischen einem Paar von Zylindern vorgesehen. Hierin überlappen einander ein Auslaßhub von einem der Zylinder und ein Einlaßhub des anderen. Wenn der Auslaßhub mit dem Einlaßhub überlappt, kann verbranntes Abgas von dem Zylinder an der Auslaßhubseite (als vorangehender Zylinder in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet) zum Zylinder an der Einlaßhubseite (als nachfolgender Zylinder in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet) durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 geführt werden. Im Vierzylindermotor gemäß dieser Aus führungsform, wie in 5 gezeigt, überlappt der Auslaßhub (EX) des ersten Zylinders 2A mit dem Einlaßhub (IN) des zweiten Zylinders 2B, und der Auslaßhub (EX) des vierten Zylinders 2D überlappt mit dem Einlaßhub (IN) des dritten Zylinders 2C. Somit bilden der erste Zylinder 2A und der zweite Zylinder 2B ein Paar; der vierte Zylinder 2D und der dritte Zylinder 2C paaren sich. Mit anderen Worten, der erste Zylinder 2A und der vierte Zylinder 2D sind eingestellt, um vorangehende Zylinder zu werden; der zweite Zylinder 2B und der dritte Zylinder 2C sind eingestellt, um die nachfolgenden Zylinder zu werden.
  • Als nächstes wird die Konfiguration von Einlaß- und Auslaßöffnungen jedes Zylinders, eines Einlaßdurchtritts und eines Auslaßdurchtritts, die mit den Öffnungen verbunden sind, und des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts nachstehend konkret erklärt.
  • Ein Paar von Einlaßöffnungen 11, 11, die verwendet werden, um Frischluft einzubringen, und ein Paar von Auslaßöffnungen 12, 12, die verwendet werden, um verbranntes Gas (oder Abgas) in einen Auslaßdurchtritt 20 oder den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 einzubringen, sind in jedem des ersten Zylinders 2A und des vierten Zylinders 2D vorgesehen, die als die vorangehenden Zylinder eingestellt bzw. festgelegt sind.
  • In jedem des zweiten Zylinders 2B und des dritten Zylinders 2C, die als die nachfolgenden Zylinder eingestellt sind, ist ein Paar von ersten Einlaßöffnungen 13, 13, die verwendet werden, um Frischluft einzubringen, eine zweite Einlaßöffnung 14, die verwendet wird, um verbranntes Gas aus den vorangehenden Zylinder 2A, 2D einzubringen, und eine Auslaßöffnung 15 vorgesehen, die verwendet wird, um verbranntes Gas in den Auslaßdurchtritt 20 einzubringen.
  • Gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel ist das Paar von Einlaßöffnungen 11, 11 nebeneinander im Teil der linken Hälfte einer Verbrennungskammer jedes der vorangehenden Zylinder (oder des ersten und vierten Zylinders) 2A, 2D angeordnet. Im Teil der rechten Hälfte der Verbrennungskammer ist das Paar von Auslaßöffnungen 12, 12 nebeneinander angeordnet. In den nachfolgenden Zylindern (oder dem zweiten und dritten Zylinder) 2B, 2C ist das Paar von ersten Einlaßöffnungen 13, 13 nebeneinander im Teil der linken Hälfte jeder ihrer Verbrennungskammern angeordnet. Die zweite Einlaßöffnung 14 und die Auslaßöffnung 15 sind Seite an Seite bzw. nebeneinander im Teil der rechten Hälfte jeder Verbrennungskammer angeordnet.
  • Ein Zweigeinlaßdurchtritt 16 für jeden Zylinder in einem Einlaßdurchtritt 150 ist an seinem stromabwärtigen Ende mit dem Paar von Einlaßöffnungen 11, 11, die in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D vorgesehen sind, und dem Paar von ersten Einlaßöffnungen 13, 13 verbunden, die in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt sind. Eine Drosselklappe bzw. ein Drosselventil 17, die bzw. das durch eine Klappe konfiguriert ist, ist an einem stromaufwärtigen geteilten Einlaßdurchtritt-Teil des Einlaßdurchtritts 150 angeordnet. Hierin ist das stromaufwärtige geteilte Einlaßdurchtritt-Teil nahe dem Teil, wo sich der Einlaßdurchtritt 150 verzweigt. Ein Stellglied bzw. eine Betätigungseinrichtung 17a öffnet und schließt die Drosselklappe 17, um die Menge an Luft zu steuern bzw. zu regeln, welche der gesamte Motor einsaugt.
  • Ein Frischluft-Einbringventil 18 ist in einem Frischluft-Einbringdurchtritt vorgesehen, der durch den Zweigeinlaßdurchtritt 16 konfiguriert ist, der mit den ersten Einlaßöffnungen 13, 13 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C verbunden ist. Das Frischluft-Einbringventil 18 wird durch ein Paar von Klappen bzw. Drosselventilen konfiguriert, welche sich zusammen miteinander an ihrer gemeinsamen Achse bewegen. Ein Stellglied 18a dreht das Frischluft-Einbringventil 18 rund um die gemeinsame Achse. Dadurch wird der Frischluft-Einbringdurchtritt geöffnet und geschlossen um die Menge an Luft zu steuern bzw. zu regeln, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingesaugt wird. Außerdem stoppt, wenn das Frischluft-Einbringventil 18 geschlossen wird, dies die Einbringung von Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C. Hierin ist ein Luftdurchflußsensor 19 für ein Detektieren der Menge an strömender bzw. durchfließender Einlaßluft an einem stromaufwärtigen Zufuhreinlaßdurchtrittsteil des Einlaßdurchtritts 150 angeordnet, welches nahe dem Teil ist, wo der Einlaßdurchtritt 150 abzweigt.
  • Ein Zweigauslaßdurchtritt 21 für jeden Zylinder in dem Auslaßdurchtritt 20 ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit dem Paar von Auslaßöffnungen 12, 12, die in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D vorgesehen sind, und der einzigen Auslaßöffnung 15 verbunden, die in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C vorgesehen ist. Mit dem Zweigauslaßdurchtritt 21, der mit den Auslaßöffnungen 12, 12 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D verbunden ist, ist der Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 an seinem stromaufwärtigen Ende verbunden. Der Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 ist an seinem stromabwärtigen Ende mit der zweiten Einlaßöffnung 14 der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C verbunden. Hierin ist der Zwi schenzylinder-Gasdurchtritt 22 ein relativ kurzer Durchtritt, der die nächstliegenden Zylinder miteinander verbindet. Dies hilft, die Menge an Wärme zu verringern, die abgestrahlt wird, während das Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 durchgeleitet wird.
  • Ein Schalt- bzw. Umschaltventil 25, das durch eine Klappe bzw. ein Drosselventil konfiguriert ist, ist an dem Teil angeordnet, wo der Zweigauslaßdurchtritt 21, der zu den Auslaßöffnungen 12, 12 der vorangehenden Zylinder 2A, 2D führt, mit dem Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 verbunden ist. Das Schalt- bzw. Umschaltventil 25 schaltet die Richtung, in welcher das verbrannte Gas, das aus den vorhergehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, ausfließt, zwischen der Seite des stromabwärtigen Teils (Verbindungsteil) des Auslaßdurchtritts 20 und der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 um. Ein Stellglied 25a wendet bzw. schaltet das Umschaltventil 25 zu seinen drei vorbestimmten Positionen. Wenn das Umschaltventil 25 das Teil schließt, das zu dem Auslaßdurchtritt 20 führt, wird das gesamte verbrannte Gas auf die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 eingebracht. Dies ist eine Position, an welcher die zwei Zylinder miteinander kommunizieren bzw. in Verbindung stehen. Wenn es die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 schließt, wird das gesamte verbrannte Gas auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 eingebracht. Dies ist eine Position, an welcher jeder Zylinder unabhängig wird. Die dritte Position ist eine neutrale Position, wo das verbrannte Gas sowohl in den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 als auch den Auslaßdurchtritt 20 eingebracht wird. Öffnungsgrade bzw. -niveaus des Umschaltventils 25 können an der neutralen Position geändert werden, so daß das Ver teilungsverhältnis zwischen der Menge des verbrannten Gases, das auf die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 eingebracht wird, und jener auf der Verbindungsteilseite des Auslaßdurchtritts 20 eingestellt werden kann.
  • Der Auslaßdurchtritt 20 ist mit einem O2-Sensor 23 ausgestattet bzw. versehen, welcher an einem Verbindungsteil der stromabwärtigen Stelle des Zweigauslaßdurchtritts 21 angeordnet ist. Hierin detektiert der O2-Sensor 23 die Konzentration an Sauerstoff im Abgas, um sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu detektieren. Der Auslaßdurchtritt 20 ist auch mit einem Drei-Wege-Katalysator 24 versehen, der verwendet wird, um Abgas zu reinigen, welcher stromabwärts von der Stelle des O2-Sensors 23 angeordnet ist. Es ist allgemein bekannt, daß der Drei-Wege-Katalysator 24 ein Katalysator ist, der eine hohe Reinigungsfähigkeit für HC, CO und NOx aufweist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas annähernd gleich einem stöchiometrischen Verhältnis (oder Überschußluftfaktor λ = 1) ist.
  • Wie in 3 gezeigt, ist der oben beschriebene Motor mit einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 40 versehen, die verwendet wird, um den Motor zu steuern bzw. zu regeln. Hierin ist die ECU 40 durch einen Mikrocomputer und dgl. konfiguriert. Signale von dem Luftdurchflußsensor 19 und dem O2-Sensor 23 werden in die ECU 40 eingegeben. Signale werden auch in die ECU 40 von einem Motordrehzahlsensor 47 für ein Detektieren der Motordrehzahl (RPM bzw. U/min) eingegeben, mit dem Ziel zu beurteilen, wie der Motor läuft bzw. arbeitet. Außerdem werden Signale auch von einem Gaspedalöffnungsgradsensor 48 eingegeben, um den Öffnungsgrad bzw. das Öffnungsniveau eines Gaspedals (oder die Tiefe, zu der der Fahrer auf ein Beschleunigungs- bzw. Gaspedal steigt) oder dgl. zu detektieren. Die ECU 40 gibt Regel- bzw. Steuersignale an jedes Kraftstoffeinspritzventil 9, das Stellglied bzw. die Betätigungseinrichtung 17a der mehrfachen Drosselklappe 17, das Stellglied 18a des Frischluft-Einbringventils 18 und das Stellglied 25a des Schaltventils 25 ab.
  • Die ECU 40 enthält Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 für ein Beurteilen, wie der Motor arbeitet; Gasrouten-Umschaltmittel 42 für ein Umschalten der Route, auf welcher Frischluft in jeden Zylinder 2A bis 2C eingebracht wird, und der Route, auf welcher verbranntes Gas von jedem Zylinder 2A bis 2C eingebracht wird; Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuermittel 43 für ein Steuern bzw. Regeln der Menge an durchfließender bzw. strömender Luft, die durch jeden Zylinder 2A, 2D anzusaugen ist; Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel 44 für ein Steuern bzw. Regeln der Menge an Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 9 einzuspritzen ist, und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung; und Zündungs-Regel- bzw. -Steuermittel 45 für ein Steuern bzw. Regeln des Zeitpunkts, zu welchem die Zündkerze 7 ein Gemisch. zündet.
  • Wie in 4 gezeigt, sind die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 mit einer Karte versehen, die für eine Steuerung bzw. Regelung verwendet wird, die die in drei geteilten Betriebsbereiche des Motors zeigt. Hierin bezeichnet Bezugszeichen A einen Teillastbereich an der Seite niedriger Last & niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl (oder einem Bereich niedriger Last); B einen Betriebsbereich auf der Seite höherer Last als im Bereich A (oder einem Bereich mittlerer Last); und C einen Betriebsbereich auf der Seite höherer Last & höherer Geschwindigkeit bzw.
  • Drehzahl als diese Betriebsbereiche A, B (oder ein Bereich hoher Last & hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl). Die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 beurteilen, zu welchem der Betriebsbereiche A, B, C der Motorbetriebszustand (oder die Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit und Last des Motors) gehören. Hierin kann der Betriebszustand des Motors mit Signalen von dem oben beschriebenen Motorgeschwindigkeits- bzw. -drehzahlsensor 47, dem Gaspedalöffnungsgradsensor 48 und dgl. überprüft werden.
  • Es sollte erwähnt werden, daß der Ausdruck "Range" bzw. "Bereich" und "Area" bzw. "Fläche" für ein Beschreiben einer Kategorie eines Betriebs oder eines Zustands eines Betriebs bzw. einer Betätigung in den folgenden Beschreibungen untereinander austauschbar verwendet werden.
  • Basierend auf dem Ergebnis einer Beurteilung, die durch die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 gemacht wird, wird ein spezieller Betriebsmodus im Bereich A niedriger Last auf der Seite von niederer Last & niederer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ausgewählt. Hierin wird in dem speziellen Betriebsmodus das gesamte verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D beim Auslaßhub ausgebracht wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C beim Einlaßhub eingebracht, und dann wird eine Verbrennung durchgeführt. In dem Bereich C hoher Last & hoher Geschwindigkeit auf der Seite hoher Last & hoher Geschwindigkeit wird ein gewöhnlicher Betriebsmoduls ausgewählt, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder 2A, 2D durchgeführt wird. Im Bereich B mittlerer Last wird ein mittlerer Betriebsmodus ausgewählt, in welchem ein Teil des verbrannten Gases, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht wird und der Rest des verbrannten Gases in den Auslaßdurchtritt 20 eingebracht wird.
  • Die Gasrouten-Umschaltmittel 42 führen eine Steuerung bzw. Regelung eines Öffnens und Schließens des Frischluft-Einbringventils 18 und des Umschaltventils 25 gemäß dem Beurteilungsergebnis der Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 durch. Dadurch führen die Gasrouten-Umschaltmittel 42 eine Steuerung bzw. Regelung der Route aus, auf welcher verbranntes Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, fließt und wieviel Frischluft und verbranntes Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht werden sollten.
  • Spezifisch wird, wenn die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 bestätigen, daß ein Betriebszustand des Motors innerhalb des Bereichs A niedriger Last ist, eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18 geschlossen, um ein Einbringen von Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzustellen. Dann wird das Umschaltventil 25 auf die zwei Zylinder kommunizierende bzw. verbindende Position eingestellt, um das gesamte verbrannte Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzubringen.
  • Als nächstes wird, wenn die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 bestätigen, daß ein Betriebszustand des Motors innerhalb des Bereichs C hoher Last & hoher Geschwindigkeit ist, eine Steuerung bzw. Regelung des gewöhnlichen Betriebsmodus ausgeführt. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18 geöffnet, um die Menge an Frischluft, die dem Betriebszustand entspricht, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzubringen. Dann wird das Um schaltventil 25 auf die zwei Zylinder nicht kommunizierende Position eingestellt, um das gesamte verbrannte Gas in den Auslaßdurchtritt 20 auszubringen.
  • Als nächstes wird, wenn die Betriebszustands-Beurteilungsmittel 41 bestätigen, daß ein Betriebszustand des Motors innerhalb des Bereichs B mittlerer Last ist, eine Steuerung bzw. Regelung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18 geöffnet und das Umschaltventil 25 wird auf die neutrale Position eingestellt. Dadurch werden sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht. Wenn eine Steuerung bzw. Regelung dieses mittleren Betriebsmodus ausgeführt wird, können Öffnungsgrade bzw. -niveaus des Umschaltventils 25 so geändert werden, daß, je höher die Motorlast wird, um so mehr verbranntes Gas auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 eingebracht werden kann.
  • Die Einlaßluftmengen-Regel- bzw. -Steuermittel 43 steuern den Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 (oder Drosselklappen-Öffnungsgrade bzw. -niveaus) durch ein Steuern bzw. Regeln des Stellglieds bzw. der Betätigungseinrichtung 17a. Spezifisch berechnen sie die abgezielte bzw. Zielmenge von Einlaßluft, die einem Betriebszustand entspricht, indem die Karte oder dgl. verwendet wird, und steuern bzw. regeln die Drosselöffnungsgrade gemäß der Zielmenge. In diesem Fall wird in dem Niederlastbereich A, der dem speziellen Betriebsmodus entspricht, der Öffnungsgrad der Drosselklappe bzw. des Drosselventils 17 so eingestellt, daß eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt werden kann. Hierin wird das Verhältnis an Überschlußluft in verbranntem Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D einzubringen ist, zum Kraftstoff, der frisch zuzuführen ist, auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zustand eingestellt, wo die Einbringung von Einlaßluft aus dem Zweigeinlaßdurchtritt 16 in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C unterbrochen bzw. abgesperrt wird.
  • Spezifisch wird in dem Niederlastbereich A bzw. Bereich niedriger Last der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 so gesteuert, daß die Menge an Luft, die für die Verbrennung von Kraftstoff entsprechend einem erforderlichen Drehmoment für die zwei vorangehenden und nachfolgenden Zylinder notwendig ist, den vorangehenden Zylindern (dem ersten, vierten Zylinder 2A, 2D) zugeführt werden kann. (Hierin repräsentiert die Menge von Luft eine Menge von Luft, welche notwendig ist für die Menge an Kraftstoff für die zwei Zylinder, um ihr Gemisch zu einem stöchiometrischen Verhältnis zu machen.) In dem mittleren Lastbereich B bzw. Bereich mittlerer Last, wo die Steuerung bzw. Regelung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt wird, wird eine Steuerung bzw. Regelung so ausgeführt, daß, je höher die Last wird, um so mehr Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht wird, indem der Öffnungsgrad des Frischluft-Einbringventils 18 vergrößert wird.
  • Die Kraftstoffeinspritz-Steuermittel 44 sind ausgelegt, um die Menge an Kraftstoff, die vom Kraftstoffeinspritzventil 9 einzuspritzen ist, das für jeden Zylinder 2A bis 2D vorgesehen ist, und das Timing bzw. der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Betriebszustand des Motors zu steuern bzw. zu regeln. Die Zündungssteuer- bzw. -regelmittel 45 sind ausgelegt, um eine Steuerung bzw. Regelung des Zeitpunkts von Zündung und andere Arten einer Steuerung bzw. Regelung, wie z.B. einen Stop an die Zündung auszuführen. Der Zustand einer Steuerung bzw. Regelung einer Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritz-Steuermittel 44 und der Zustand einer Steuerung bzw. Regelung eines Zündungszeitpunkts durch die Zündungssteuermittel 45 kann gemäß dem Betriebszustand verändert werden. Es hängt davon ab, wo der Betriebszustand ist, in dem Niederlastbereich A, mittleren Lastbereich B, oder dem Bereich C hoher Last & hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, wie in 4 gezeigt.
  • Mit anderen Worten wird, wenn der Betriebszustand in dem Niederlastbereich A auf der Seite von niedriger Last & niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ist, wie der Regel- bzw. Steuerzustand in dem speziellen Betriebsmodus, die Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, so gesteuert bzw. geregelt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylinder ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als ein stöchiometrisches Verhältnis werden kann, das Timing einer Einspritzung wird so eingestellt, daß der Kraftstoff beim Verdichtungshub eingespritzt werden kann, um ein Gemisch zu schichten, und das Timing bzw. der Zeitpunkt der Zündung wird so eingestellt, daß eine erzwungene Zündung rund um einen kompressiven oberen Totpunkt durchgeführt werden kann. Andererseits wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C Kraftstoff zum verbrannten Gas zugeführt, das ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wurde, die Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, wird so gesteuert bzw. geregelt, daß das verbrannte Gas in ein Gemisch verwandelt werden kann, das ein im wesentlichen stöchiometrisches Verhältnis aufweist, der Zeitpunkt einer Einspritzung wird so eingestellt, daß der Kraftstoff beim Einlaßhub eingespritzt werden kann, und eine erzwungene Zündung wird eingestellt, so daß eine kompressive Selbstzündung durchgeführt werden kann.
  • Außerdem wird in dem niederen Lastbereich A, wo eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, die Gesamtmenge an Kraftstoff, die in jedes Paar von Zylindern einzuspritzen ist, die durch die vorangehenden Zylinder 2A, 2D und die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C konfiguriert sind, eingestellt, um gleich mit der Menge zu sein, die mit der Menge an Frischluft zusammenpaßt, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D einzubringen ist, so daß das Gemisch bzw. die Mischung ein stöchiometrisches Verhältnis aufweisen kann. Außerdem wird das Verhältnis der Menge an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D einzuspritzen ist, zur Menge an Kraftstoff, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzuspritzen ist, gemäß dem Betriebszustand gesteuert bzw. geregelt, so daß ein Klopfen am Auftreten gehindert werden kann und eine kompressive Selbstzündung richtig bzw. ordnungsgemäß durchgeführt werden kann.
  • Spezifisch wird auf der Seite niedriger Last des Betriebsbereichs A die Menge an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D einzuspritzen ist, im wesentlichen gleich mit oder etwas weniger als die Menge an Kraftstoff gemacht, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzuspritzen ist. Dadurch wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Zeit einer Verbrennung in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ungefähr zweimal so hoch wie ein stöchiometrisches Verhältnis (A/F ≒ 30, der Überschußluftfaktor λ = ungefähr 2), oder wird mehr als doppelt so hoch wie ein stöchiometrisches Verhältnis (A/F ≒ 30, der Überschußluftfaktor λ > 2). Folglich wird die Gesamtmenge an Kraftstoff, die einzu spritzen ist, auf einen verhältnismäßig kleinen Wert aufgrund der niedrigen Last des Motors eingestellt. So kann an der Seite einer niedrigen Last, wo ein Verbrennungsverlust dazu neigt, leicht in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C verursacht zu werden, verhindert werden, daß die Menge an Kraftstoff, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzuspritzen ist, auf eine übertrieben kleine Menge eingestellt wird, was ein Auftreten von Verbrennungsverlust verhindert.
  • Außerdem wird im Betriebsbereich A, wo eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D von einem mageren. Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis gemäß der erhöhen Motorlast geändert. Dann wird an der Seite von hoher Last des Betriebsbereichs A die Menge an Kraftstoff, die in die vorangehenden Zylinder 2A, 2D einzuspritzen ist, mehr als die Menge an Kraftstoff gemacht, die in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzuspritzen ist. Dadurch wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Zeit einer Verbrennung in den vorangehenden Zylindern weniger als zweimal so hoch wie ein stöchiometrisches Verhältnis (der Überschußluftfaktor 1 < λ < 2). Beispielsweise wird eine Steuerung bzw. Regelung so ausgeführt, daß A/F ≒ 25, was das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D verhältnismäßig reich bzw. fett bzw. angereichert im Vergleich mit dem Bereich an der Seite von niedriger Last des Betriebsbereichs A macht. Folglich wird die Gesamtmenge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, auf eine verhältnismäßig große Menge aufgrund der hohen Last des Motors eingestellt. Somit wird die Temperatur in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C übermäßig hoch. Dadurch wird in dem Bereich auf der Seite hoher Last des Betriebsbereichs A, wo ein Klopfen dazu neigt, in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C leicht verursacht zu werden, eine große Menge an verbranntem Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht. Diese EGR-Wirkung hilft, ein Auftreten von Klopfen zu verhindern.
  • In dem mittleren Lastbereich B, wo sowohl verbranntes Gas als auch Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht werden, wird die Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, so gesteuert bzw. geregelt, daß eine Verbrennung bei einem stöchiometrischen Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D und den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt werden kann. Wenn eine Verlagerung von dem Niederlastbereich A, wo eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, zum mittleren Lastbereich B gemacht wird, bevor der Öffnungsgrad des Frischluft-Einbringventils 18 ein vorbestimmter Wert wird, wird eine Steuerung bzw. Regelung während einer Übergangszeitdauer durchgeführt, wenn zwei Zylinder laufen bzw. arbeiten, in welcher eine Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C unterbrochen wird und eine Verbrennung nur in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durchgeführt wird.
  • Andererseits wird, wenn der Betriebszustand des Motors innerhalb des Betriebsbereichs C an der Seite höherer Last & höherer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ist, als der Zustand einer Steuerung bzw. Regelung in dem gewöhnlichen Betriebsmodus, eine Steuerung bzw. Regelung der Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, so ausgeführt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem Zylinder 2A bis 2D so hoch sein kann wie oder niedriger als ein stöchiometrisches Verhältnis. Beispielsweise wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum stöchiometrischen Verhältnis in den meisten Fällen des Betriebsbereichs C gemacht. Im Betriebsbereich der Motorvollast und ihrer Nähe wird es reicher bzw. fetter als das stöchiometrische Verhältnis gemacht. In diesem Fall wird eine Steuerung bzw. Regelung so ausgeführt, daß Kraftstoff in jeden Zylinder 2A bis 2D beim Einlaßhub eingespritzt werden kann, der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung kann eingestellt werden, um das Gemisch gleichförmig zu machen, und eine erzwungene Zündung kann in jedem Zylinder 2A bis 2D durchgeführt werden.
  • Der Betrieb der oben erwähnten Einheit gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 bis 8 beschrieben. Im Betriebsbereich A an der Seite niedriger Last & niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl führen die Betriebsmodus steuernden bzw. regelnden Mittel, die durch die Gasrouten-Umschaltmittel 42 und dgl. konfiguriert sind, eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus aus. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18 für ein Einbringen von Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C geschlossen. Dann wird das Umschaltventil 25 für ein Umschalten der Richtung, in welcher verbranntes Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wurde, eingebracht wird, auf die zwei Zylinder kommunizierende Position eingestellt. Dadurch wird die wesentliche Strömungs- bzw. Durchflußroute von Frischluft und Gas eine, die in 6 gezeigt ist, an welcher das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern (dem ersten, vierten Zylinder) 2A, 2D ausgebracht wurde, in einem Zustand, wo es ausgebracht worden ist, durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 in die nachfolgenden Zylinder (den zweiten, dritten Zylinder) 2B, 2C eingebracht wird, und nur verbranntes Gas, das aus den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgebracht wurde, in den Auslaßdurchtritt 20 eingebracht wird. Mit anderen Worten, dies ist ein Zustand, in welchem zwei Zylinder miteinander kommunizieren.
  • In diesem Zustand wird Frischluft durch den Einlaßdurchtritt 150 in jeden vorangehenden Zylinder 2A, 2D beim Einlaßhub (siehe einen Pfeil a in 6) eingebracht. Dann wird in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D die Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, so gesteuert bzw. geregelt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als ein stöchiometrisches Verhältnis wird, ebenso wie es ungefähr oder weniger als doppelt so hoch wie das stöchiometrische Verhältnis wird. In diesem Zustand wird Kraftstoff beim Verdichtungshub eingespritzt, eine Zündung wird zu einem vorbestimmten Zündungszeitpunkt durchgeführt und Verbrennung einer geschichteten Beladung wird bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt (siehe 5).
  • Während der Zeitdauer bzw. Periode, wenn der Einlaßhub in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D mit dem Auslaßhub in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C überlappt, wird verbranntes Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wurde, durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht (siehe einen weißen Pfeil in 5 und einen Pfeil b in 6). Dann führen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel, die durch die Einlaßluftmengen-Steuermittel 43 und die Kraftstoffeinspritz-Steuermittel 44 konfiguriert sind, die folgende Steuerung bzw. Regelung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch. Zuerst wird Kraftstoff zu dem verbrannten Gas zugeführt, das ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wird, um so das Gemisch auf ein stöchiometrisches Verhältnis einzustellen. Dann wird Kraftstoff beim Einlaß hub eingespritzt und danach induzieren Anstiege in Druck und Temperatur innerhalb der Verbrennungskammer eine kompressive Selbstzündung rund um einen oberen Totpunkt beim Verdichtungshub.
  • In diesem Fall wird das verbrannte Gas, das eine niedrige Temperatur aufweist und von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht wurde, sofort durch den kurzen Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht. Dadurch wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C die Temperatur innerhalb der Verbrennungskammer beim Einlaßhub hoch. Von diesem Zustand steigen der Druck und die Temperatur weiterhin beim Verdichtungshub an und dadurch steigt die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer weiter an, bis eine Selbstzündung des Gemischs rund um einen oberen Totpunkt am Schlußabschnitt des Verdichtungshubs auftreten könnte. Überdies wird das oben erwähnte verbrannte Gas ausreichend bewegt, so daß es gleichförmig während der Periode verteilt werden kann, wenn das verbrannte Gas aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird und dann in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht wird. Der Kraftstoff, der in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C beim Einlaßhub eingespritzt wird, wird auch gleichförmig über die gesamte Verbrennungskammer vor der Vollendung der abschließenden Periode des Verdichtungshubs verteilt. Dies sorgt dafür, daß das Gemisch eine gleichförmige Verteilung aufweist, welche den Zustand für eine ideale, gleichzeitige, kompressive Selbstzündung erfüllt. Dann wird eine Verbrennung rasch aufgrund der gleichzeitigen kompressiven Selbstzündung durchgeführt. Dies hilft, daß ein thermischer Wirkungsgrad sehr verbessert wird.
  • Auf diesem Weg verbessert in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eine Schichtladeverbrennung bzw. Verbrennung einer geschichteten Beladung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis den thermischen Wirkungsgrad. Außerdem wird sein Einlaßluftunterdruck niedriger als jener eines gewöhnlichen Motors, in welchem keine Schichtladeverbrennung durchgeführt wird. Dies ermöglicht, daß sein Pumpverlust geringer wird. Andererseits wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ein thermischer Wirkungsgrad bzw. eine thermische Effizienz hoch, weil sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem annähernd stöchiometrischen Verhältnis gemacht ist, und eine kompressive Selbstzündung in einem Zustand durchgeführt wird, wo ein Gemisch gleichförmig verteilt ist. Außerdem wird verbranntes Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgestoßen bzw. ausgebracht wurde, eingebracht, und dadurch wird sein Pumpverlust geringer als die vorangehenden Zylinder 2A, 2D. Dies hilft, daß der thermische Wirkungsgrad sehr verbessert wird.
  • In den vorangehenden Zylindern 2A, 2D wird sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ungefähr zweimal so hoch wie ein stöchiometrisches Verhältnis gemacht, oder zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe diesem gemacht. Dadurch wird die Menge an NOx, die produziert wird, relativ gering. Andererseits wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C verbranntes Gas von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht. Dies ist einer großen Menge an EGR äquivalent. Außerdem kann die Reaktion von Sauerstoff mit Stickstoff so weit wie möglich vermieden werden, wenn eine rasche Verbrennung durch eine gleichzeitige kompressive Selbstzündung durchgeführt wird. Dies trägt ausreichend dazu bei, um abzuhalten, daß NOx gebildet wird, was eine Emission besser macht.
  • In dem Niederlastbereich A wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C so gesteuert bzw. geregelt, daß die Konzentration an Sauerstoff in Abgas, das aus den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgebracht wird, ein Wert werden kann, der einen Verbrennungszustand beim stöchiometrischen Verhältnis entspricht. Dadurch wird eine Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durchgeführt und nur das verbrannte Gas, das beim stöchiometrischen Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C verbrannt ist bzw. wird, wird in den Auslaßdurchtritt 20 (siehe einen Pfeil c in 6) eingebracht. Demgemäß gibt es keine Notwendigkeit, irgendeinen Mager-NOx-Katalysator bereitzustellen, der notwendig ist für einen herkömmlichen Magerverbrennungsmotor. Mit anderen Worten, es kann eine Abgasreinigungsfähigkeit hinlänglich sichergestellt werden, wenn nur der Drei-Wegekatalysator 24 verwendet wird. Da nun kein Mager-NOx-Katalysator benötigt wird, selbst wenn die Menge an NOx, die durch einen Mager-NOx-Katalysator verstopft bzw. adsorbiert ist, ansteigt, ist es unnötig, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis temporär reich für den Zweck einer Entfernung und Reduktion von NOx zu machen. Dies kann ein Verringern der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz vermeiden und auch eine Schwefelvergiftung am Auftreten hindern, welche durch einen Mager-NOx-Katalysator verursacht werden kann.
  • In dem mittleren Lastbereich B an einer Seite höherer Last als dem Niederlastbereich A wird eine Steuerung bzw. Regelung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18, welches in dem Frischluft-Einbringungsdurchtritt (oder dem Zweigeinlaß durchtritt 16) vorgesehen ist, der mit den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C kommuniziert, geöffnet. Wie durch Pfeile b1, d in 7 gezeigt, werden sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht, Kraftstoff wird zugeführt und eine Verbrennung wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt. Dadurch kann der Effekt, der durch ein Einbringen des verbrannten Gases erzeugt wird, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C ausgebracht wurde, auch die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz aufrecht erhalten werden, und gleichzeitig wird eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C richtig bzw. ordnungsgemäß durchgeführt.
  • Mit anderen Worten ist in dem mittleren Lastbereich B das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, dazu bestimmt, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C (siehe den Pfeil b1 in 7) eingebracht zu werden. Dies ermöglicht, einen Pumpverlust in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu reduzieren. Außerdem wird eine kompressive Selbstzündung durchgeführt, ohne ein Klopfen in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu verursachen, was zu einer Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz führt. Außerdem wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D auf ein stöchiometrisches Verhältnis im Betriebsbereich B eingestellt. Dies verringert deutlich die Menge an Sauerstoff, der in dem verbrannten Gas vorhanden ist, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird. Als Antwort darauf wird jedoch das Frischluft-Einbringventil 18 geöffnet, um Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C einzubringen (siehe den Pfeil d in 7). Als ein Ergebnis gleicht dies den Mangel an Frischluft in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C aus, um den Zustand einer Verbrennung bei einem stöchiometrischen Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C beizubehalten.
  • Wie gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben, wird in dem Niederlastbereich A des Motors, wo eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis gemäß der erhöhten Motorlast geändert. Andererseits wird in dem mittleren Lastbereich B an einer Seite höherer Last als in dem Betriebsbereich, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D das stöchiometrische Verhältnis wurde, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D auf ein stöchiometrisches Verhältnis eingestellt. Außerdem ist, wie dies durch den Pfeil b1 und den Pfeil b2 in 7 gezeigt ist, eine Steuerung bzw. Regelung des Umschaltventils 25 dazu bestimmt, so ausgeführt zu werden, daß es zu seiner neutralen Position kommen kann, bei welcher das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, auf beide Seiten des Auslaßdurchtritts 20 und die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 verteilt wird. In diesem Fall wird im mittleren Lastbereich B eine Steuerung so ausgeführt, daß eine Verbrennung bei einem stöchiometrischen Verhältnis sowohl in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D als auch den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt werden kann. Dadurch kann die abgegebene Motorleistung ausreichend sichergestellt werden. Außerdem wird das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, ebenso wie Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht. Diese EGR-Wirkung hilft, wirksam das Auftreten von Klopfen zu verhindern.
  • Im Betriebsbereich C an der Seite höherer Last & höherer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl als der mittlere Lastbereich B, wie dies in 8 gezeigt ist, ist eine Steuerung bzw. Regelung des gewöhnlichen Betriebsmodus dazu bestimmt ausgeführt zu werden, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder 2A bis 2D durchgeführt wird. In diesem Modus wird das Frischluft-Einbringventil 18 geöffnet, und wie dies in 8 gezeigt ist, eine Steuerung bzw. Regelung des Umschaltventils 25 wird so ausgeführt, daß das gesamte verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 eingebracht werden kann. Folglich wird Frischluft von dem Einlaßdurchtritt 150 in jeden Zylinder 2A bis 2D eingebracht (siehe Pfeil a in 8), und verbranntes Gas wird von jedem Zylinder 2A bis 2D in den Auslaßdurchtritt 20 ausgebracht (siehe Pfeil c in 8). In diesem Fall wird die Menge an Luft, die einzusaugen ist, und die Menge an Kraftstoff, die einzuspritzen ist, so gesteuert bzw. geregelt, daß eine Verbrennung bei einem stöchiometrischen Verhältnis oder einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis reicher ist als dem stöchiometrischen Verhältnis in jedem Zylinder 2A bis 2D durchgeführt werden kann. Dadurch kann die abgegebene Nutzleistung des Motors ausreichend sichergestellt werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind in dem mittleren Lastbereich B, oder im Betriebsbereich, wo das verbrannte Gas, das von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, sowohl auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 als auch auf die Seite des Zwischenzylinder-Gas durchtritts 22 verteilt wird, Öffnungsgrade bzw. -niveaus des Umschaltventils 25 ausgebildet, so geändert zu werden, daß, je höher die Motorlast wird, umso mehr verbranntes Gas auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 eingebracht werden kann. Folglich kann, wenn eine Verlagerung vom mittleren Lastbereich B zum Betriebsbereich C hoher Last & hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors gemacht wird, das Umschaltventil 25 rasch und glatt bzw. sanft von einer neutralen Position zu einer Position verschoben bzw. geschaltet werden, in welcher jeder Zylinder unabhängig wird, wie dies in 8 gezeigt ist.
  • Insbesondere ist gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das Umschaltventil 25 durch ein Drehtypventil konfiguriert, das von einer Klappe bzw. einem Drosselventil gebildet wird, welche (s) an dem Teil angeordnet ist, wo der Zwischenzylinder-Gasdurchtritt 22 und der Zweigauslaßdurchtritt 21 des Auslaßdurchtritts 20, der an die vorangehenden Zylinder 2A, 2D angeschlossen ist, einander verbinden. Dadurch kann nur durch ein Drehen des Umschaltventils 25 unter Verwendung eines Stellglieds 25b eine Steuerung bzw. Regelung leicht und ordnungsgemäß ausgeführt werden, in welcher, je höher die Motorlast wird, umso mehr verbranntes Gas auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 eingebracht wird. Hierin kann anstelle der Absperrklappe das Umschaltventil 25 auch durch irgendein in herkömmlicher Weise bekanntes Öffnungs- und Schließ-Ventil konfiguriert sein, das durch einen Drehschieber und dgl. gebildet wird.
  • Wie gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben, wird, wenn eine Verlagerung von dem Niederlastbereich A, wo eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, zu dem Mittellastbereich B gemacht wird, bevor der Öffnungsgrad des Frischluft-Einbringventils 18 ein vorbestimmter Wert wird, eine Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C unterbrochen und eine Verbrennung wird nur in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durchgeführt, was zu einem Zustand führt, wo zwei Zylinder arbeiten bzw. laufen. Gemäß dieser Konfiguration kann in einem Zustand, wo Frischluft in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C aufgrund einer Antwort- bzw. Ansprech- bzw. Reaktionsverzögerung zu der Zeit knapp wird, wenn das Frischluft-Einbringventil 18 geöffnet ist, ein Verbrennungsverlust, welcher durch eine Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C verursacht werden kann, vermieden werden. Folglich kann eine Absenkung einer Kraftstoffeffizienz verhindert werden. Außerdem kann, wenn eine Verlagerung vom Zustand einer Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus zum Zustand einer Steuerung bzw. Regelung des mittleren Betriebsmodus gemacht wird, jeglicher Drehmomentstoß an einem Auftreten gehindert werden, das den Wechsel bzw. die Verschiebung bzw. Verlagerung des Betriebszustands glatt bzw. sanft macht.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist eine Steuerung bzw. Regelung des Zwei-Zylinder-Betriebszustands im Übergang darauf angelegt, über eine vorbestimmte Zeitdauer zu der Zeit ausgeführt zu werden, wenn eine Verschiebung bzw. Verlagerung von dem Niederlastbereich A zum Mittellastbereich B gemacht wird. Jedoch kann diese Konfiguration durch die folgende eine ersetzt werden, die in 9 gezeigt ist. Gemäß dieser werden in einem ersten mittleren Lastbereich B1 auf einer Seite höherer Last als dem Niederlastbereich A sowohl das verbrannte Gas als auch die Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch ein Öffnen des Frischluft-Einbringventils 18 eingebracht, welches in dem Frischluft-Einbringdurchtritt (oder dem Zweigeinlaßdurchtritt 16) vorgesehen ist, der mit den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C kommuniziert bzw. in Verbindung steht. In diesem Zustand wird eine Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C unterbrochen und eine Verbrennung wird nur in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D durchgeführt. Auf diese Weise kann auch eine Steuerung bzw. Regelung des Zwei-Zylinder-Betriebsmodus ausgeführt werden. In einem zweiten Mittellastbereich B2 an einer Seite höherer Last als dem ersten Mittellastbereich B1 werden sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch ein Öffnen des Frischluft-Einbringventils 18 eingebracht, welches in dem Frischluft-Einbringdurchtritt (oder dem Zweigeinlaßdurchtritt 16) vorgesehen ist, der mit den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C kommuniziert. Außerdem wird Kraftstoff zugeführt und eine Verbrennung wird in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt. Auf diese Weise kann auch eine Steuerung bzw. Regelung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird in dem Mittellastbereich B, wo eine Steuerung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D auf ein stöchiometrisches Verhältnis eingestellt. Außerdem ist, wie durch die Pfeile b1, b2 in 7 gezeigt, eine Steuerung bzw. Regelung des Umschaltventils 25 darauf angelegt, so ausgeführt zu werden, daß es zu seiner neutralen Position kommen kann, bei welcher das verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wurde, sowohl auf die Seite des Auslaßdurchtritts 20 als auch auf die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 verteilt wird. Diese Konfiguration kann auch durch die folgende ersetzt werden.
  • Gemäß dieser wird in dem Mittellastbereich B das gesamte verbrannte Gas, das aus den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, auf die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts 22 eingebracht und wird in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht. Dann wird Frischluft zusammen mit dem verbrannten Gas in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch ein Öffnen des Frischluft-Einbringventils 18 eingebracht. Dadurch kann eine Verbrennung auch durch ein Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C auf ein stöchiometrisches Verhältnis durchgeführt werden.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird in dem Mittellastbereich B eine Verbrennung durchgeführt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, welches höher ist als ein stöchiometrisches Verhältnis. Dies verbessert einen thermischen Wirkungsgrad und verringert Pumpverlust, wobei dies eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern hilft. Außerdem wird nur Abgas, das bei einem stöchiometrischen Verhältnis in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C verbrannt worden ist, in den Auslaßdurchtritt 20 eingebracht. Deshalb können ohne jeglichen Mager-NOx-Katalysator ausreichende Abgasreinigungsfähigkeiten erhalten werden, indem ein Drei-Wege-Katalysator oder ein Oxidationskatalysator verwendet wird.
  • Außerdem kann die Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf jeglichen Mehrzylindermotor angewendet werden, und ist nicht auf einen Vierzylindermotor beschränkt. Beispielsweise gibt es, wenn ein Sechszylindermotor oder dgl. verwendet wird, keine Gelegenheit, wo ein Auslaßhub eines Zylinders völlig mit einem Einlaßhub eines anderen Zylin ders überlappt. In einem derartigen Fall geht jedoch ein Auslaßhub eines Zylinders einem Einlaßhub eines anderen Zylinders voraus. Es können die zwei Zylinder, deren Hübe teilweise miteinander überlappen, als ein Paar von Zylindern betrachtet werden; vorangehende und nachfolgende.
  • Vorteile der Erfindung:
  • Wie oben beschrieben, wird in der Regel- bzw. Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn ein spezieller Betriebsmodus in einem Teillastbereich eines Motors eingestellt ist, eine Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem vorangehenden Zylinder der zwei Zylinder durchgeführt, deren Auslaß- und Einlaßhübe einander überlappen. In einem nachfolgenden Zylinder wird Kraftstoff dem verbrannten Gas zugeführt, das ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das aus dem vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, und eine Verbrennung wird durchgeführt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein stöchiometrisches Verhältnis eingestellt wird. Dadurch wird eine Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder durchgeführt, was einen thermischen Wirkungsgrad erhöht und einen Pumpverlust verringert. Im nachfolgenden Zylinder wird ein Pumpverlust verringert. Folglich kann eine Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
  • Besonders ist in der Regel- bzw. Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich das Frischluft-Einbringventil darauf angelegt bzw. ausgebildet geöffnet zu werden, um Frischluft in den nachfolgenden Zylinder einzubringen. Gemäß dieser Konfiguration wird verbranntes Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, in den nachfolgenden Zylinder eingebracht. Dies hilft, die gute Wirkung auf eine Kraftstoffeffizienz beizubehalten und gleicht auch den Mangel an Frischluft im nachfolgenden Zylinder aus. Folglich kann eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder richtig bzw. ordnungsgemäß durchgeführt werden.
  • Zusammenfassend umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Regel- bzw. Steuereinheit für einen Mehrzylinder-Ottomotor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in welchem ein Verbrennungszyklus eines jeden Zylinders eine vorbestimmte Phasendifferenz aufweist:
    einen Zwischenzylinder-Gasdurchtritt zwischen einem Paar von Zylindern, wobei ein Auslaßhub von einem der Zylinder und ein Einlaßhub des anderen der Zylinder einander überlappen, und wobei durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder bei dem Auslaßhub ausgebracht ist bzw. wird, in den nachfolgenden Zylinder bei dem Einlaßhub eingebracht wird;
    ein Schalt- bzw. Umschaltventil zum Umschalten der Richtung, in welcher das verbrannte Gas des vorangehenden Zylinders eingebracht ist bzw. wird, von der Seite eines Auslaßdurchtritts zu der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts und umgekehrt;
    ein Frischluft-Einbringventil zum Einbringen von Frischluft in den nachfolgenden Zylinder durch ein Öffnen und Schließen eines Frischluft-Einbringdurchtritts;
    Betriebsmodus-Regel- bzw. -Steuermittel für: ein Ausführen einer Regelung bzw. Steuerung eines speziellen Betriebsmodus in einem Teillastbereich des Motors, wobei in dem speziellen Betriebsmodus das Frischluft-Einbringventil geschlossen ist und das Umschaltventil geregelt bzw. gesteuert ist bzw. wird, so daß das gesamte verbrannte Abgas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, auf die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts eingebracht werden kann, wodurch die zwei Zylinder verbunden gehalten sind, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, welches höher als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, und wobei eine Verbrennung durchgeführt wird, und wobei Kraftstoff zu dem verbrannten Gas zugeführt wird, welches das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen; und ein Ausführen einer Regelung bzw. Steuerung eines mittleren Betriebsmodus in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich, wobei in dem mittleren Betriebsmodus das Frischluft-Einbringventil geöffnet ist, um sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in den nachfolgenden Zylinder einzubringen, und wobei Kraftstoff zugeführt wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen; und
    Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem nachfolgenden Zylinder, so daß die Konzentration von Sauerstoff in Abgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht wird, ein Wert entsprechend einem Verbrennungszustand bei einem stöchiometrischen Verhältnis sein kann.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Teillastbereich des Motors eine Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt, wobei die zwei Zylinder verbunden sind. Dadurch verbessert in den vorangehenden Zylindern eine magere Verbrennung einen thermischen Wirkungsgrad und verringert einen Pumpverlust, und hilft, eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Im nachfolgenden Zylinder wird Kraftstoff in verbranntes Gas zuge führt, das aus dem vorangehenden Zylinder eingebracht wird, bis es ein stöchiometrisches Verhältnis erreicht, und dann wird eine Verbrennung beim stöchiometrischen Verhältnis durchgeführt. Dies ermöglicht wenigstens, den Pumpverlust zu verringern, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Da das Abgas, das beim stöchiometrischen Verhältnis verbrannt worden ist, in den Auslaßdurchtritt eingebracht wird, gibt es keine Notwendigkeit, irgendeinen Mager-NOx-Katalysator zu verwenden. Ausreichende, Abgasumwandlungsfähigkeiten können erhalten werden, indem ein Drei-Wege-Katalysator oder ein Oxidationskatalysator verwendet wird. Andererseits wird in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich das Frischluft-Einbringventil geöffnet und dann wird Frischluft in den nachfolgenden Zylinder eingebracht. Dies gleicht den Mangel an Frischluft in dem nachfolgenden Zylinder aus, wobei dies hilft, eine Verbrennung ordnungsgemäß in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen.
  • In einer Regel- bzw. Steuereinheit für den Ottomotor gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt, ändert in dem Teillastbereich des Motors, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, eine Erhöhung in einer Motorlast das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis; und eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus wird auf einer Seite höherer Last als einem Betriebsbereich ausgeführt, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder das stöchiometrische Verhältnis wurde, wobei in dem mittleren Betriebsmodus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist bzw. wird und das Um schaltventil geregelt bzw. gesteuert ist, um zu einer neutralen Position zu gelangen, wo das verbrannte Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, sowohl zu der Seite des Auslaßdurchtritts als auch zu der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts verteilt ist bzw. wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich, in welchem eine Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, eine Regelung bzw. Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so ausgeführt, daß eine Verbrennung sowohl in dem vorangehenden Zylinder als auch in dem nachfolgenden Zylinder bei einem stöchiometrischen Verhältnis durchgeführt wird. Dadurch kann die vom Motor abgegebene Nutzleistung ausreichend sichergestellt werden, und verbranntes Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, wird ebenso wie Frischluft in den nachfolgenden Zylinder eingebracht. Diese EGR-Wirkung hilft wirksam, ein Auftreten von Klopfen zu verhindern.
  • In einer Regel- bzw. Steuereinheit für den Ottomotor gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß dem oben beschriebenen zweiten Aspekt wird eine Regelung bzw. Steuerung eines gewöhnlichen Betriebsmodus, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder durchgeführt ist bzw. wird, in einem Betriebsbereich höherer Last oder höherer Drehzahl als in einem Betriebsbereich durchgeführt, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus durchgeführt ist bzw. wird; und in dem gewöhnlichen Betriebsmodus ist bzw. wird das Frischluft-Einlaßventil geöffnet und das Umschaltventil ist bzw. wird geregelt bzw. gesteuert, so daß das gesamte verbrannte Abgas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht ist, auf die Seite des Auslaßdurchtritts eingebracht werden kann.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird zum Zeitpunkt, wenn eine Verschiebung bzw. Wechsel zu einem Betriebsbereich höherer Last als dem mittleren Betriebsbereich gemacht wird, in welchem verbranntes Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, zusammen mit Frischluft in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, eine Verschiebung gemacht, um einen gewöhnlichen Betriebsmodus zu steuern bzw. zu regeln, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder durchgeführt wird. Dadurch kann die Motornutzleistung ausreichend sichergestellt werden.
  • In einer Regel- bzw. Steuereinheit für den Ottomotor gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß dem oben beschriebenen dritten Aspekt werden in einem Betriebsbereich, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt ist bzw. wird, Öffnungsgrade bzw. -niveaus des Umschaltventils geändert, so daß die Menge an verbranntem Abgas, welches auf die Seite des Auslaßdurchtritts eingebracht ist bzw. wird, entsprechend einer Zunahme in einer Motorlast stufenweise bzw. zunehmend ansteigen kann.
  • Gemäß dieser Konfiguration werden, wenn sich der Betriebsbereich des Motors vom mittleren Betriebsbereich zum Betriebsbereich höherer Last oder höherer Drehzahl verschiebt, Öffnungsgrade des Umschaltventils rasch geändert. Dadurch kann eine Verschiebung glatt vom Zustand einer Steuerung bzw. Regelung des speziellen Betriebsmodus, in welchem das verbrannte Gas, das aus dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, zusammen mit Frischluft in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, zum Zustand einer Steuerung bzw. Regelung des gewöhnlichen Betriebsmodus gemacht werden, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder durchgeführt wird.
  • In einer Regel- bzw. Steuereinheit für den Ottomotor gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, gemäß dem oben beschriebenen vierten Aspekt ist das Umschaltventil durch ein Drehtyp-Ventil gebildet, welches an einem Teil angeordnet ist, wo der Zwischenzylinder-Gasdurchtritt und der Auslaßdurchtritt verbunden bzw. angeschlossen sind.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann unter Verwendung einer derartigen einfachen Konfiguration eine Steuerung bzw. Regelung eines allmählichen bzw. graduellen Anhebens der Menge an verbranntem Gas, das auf die Auslaßdurchtrittsseite eingebracht wird, gemäß einem Anstieg in einer Motorlast ordnungsgemäß ausgeführt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein werden.

Claims (5)

  1. Regel- bzw. Steuereinheit (40) für einen Mehrzylinder-Ottomotor bzw. Zündfunkenmotor bzw. Fremdzündungsmotor, in welchem ein Verbrennungszyklus eines jeden Zylinders eine vorbestimmte Phasendifferenz aufweist, wobei der Motor beinhaltet: einen Zwischenzylinder-Gasdurchtritt (22) zwischen einem Paar von Zylindern (2A, 2B; 2C, 2D), wobei ein Auslaßhub von einem der Zylinder und ein Einlaßhub des anderen der Zylinder einander überlappen, und wobei durch den Zwischenzylinder-Gasdurchtritt (22) verbranntes Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder bei dem Auslaßhub ausgebracht ist bzw. wird, in den nachfolgenden Zylinder bei dem Einlaßhub eingebracht wird; und ein Frischluft-Einbringventil (18) zum Einbringen von Frischluft in den nachfolgenden Zylinder durch ein Öffnen und Schließen eines Frischluft-Einbringdurchtritts; wobei die Steuereinheit umfaßt: Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem nachfolgenden Zylinder, so daß die Konzentration von Sauerstoff in Abgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht wird, ein Wert entsprechend einem Verbrennungszustand bei einem stöchiometrischen Verhältnis sein kann; dadurch gekennzeichnet, daß der Motor weiter ein Schalt- bzw. Umschaltventil (25) zum Umschalten der Richtung, in welcher das verbrannte Gas des vorangehenden Zylinders eingebracht ist bzw. wird, von der Seite eines Auslaßdurchtritts zu der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts und umgekehrt umfaßt; und wobei die Steuereinheit umfaßt: Betriebsmodus-Regel- bzw. -Steuermittel für ein Ausführen einer Regelung bzw. Steuerung eines speziellen Betriebsmodus in einem Teillastbereich des Motors, wobei in dem speziellen Betriebsmodus das Frischluft-Einbringventil (18) geschlossen ist und das Umschaltventil (25) geregelt bzw. gesteuert ist, so daß das gesamte verbrannte Abgas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, in die Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts (22) eingebracht werden kann, wodurch die zwei Zylinder verbunden gehalten sind, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, welches höher als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, und wobei eine Verbrennung durchgeführt wird, und wobei Kraftstoff zu dem verbrannten Gas zugeführt wird, welches das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, welches von dem vorangehenden Zylinder in den nachfolgenden Zylinder eingebracht wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen; und ein Ausführen einer Regelung bzw. -Steuerung eines mittleren Betriebsmodus in einem Bereich höherer Last als dem Teillastbereich, wobei in dem mittleren Betriebsmodus das Frischluft-Einbringventil (18) geöffnet ist, um sowohl das verbrannte Gas als auch Frischluft in den nachfolgenden Zylinder einzubringen, und wobei Kraftstoff zugeführt wird, um eine Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durchzuführen.
  2. Steuereinheit für den Ottomotor bzw. Fremdzündungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei in dem Teillastbereich des Motors, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird, sich eine Erhöhung in einer Motorlast das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis ändert; und eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus auf einer Seite höherer Last als einem Betriebsbereich ausgeführt wird, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder das stöchiometrische Verhältnis wurde, wobei in dem mittleren Betriebsmodus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem vorangehenden Zylinder auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist bzw. wird und das Umschaltventil (25) geregelt bzw. gesteuert ist, um zu einer neutralen Position zu gelangen, wo das verbrannte Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, sowohl zu der Seite des Auslaßdurchtritts als auch zu der Seite des Zwischenzylinder-Gasdurchtritts (22) verteilt ist bzw. wird.
  3. Steuereinheit für den Ottomotor bzw. Fremdzündungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei: eine Regelung bzw. Steuerung eines gewöhnlichen Betriebsmodus, in welchem eine Verbrennung individuell in jedem Zylinder durchgeführt ist bzw. wird, in einem Betriebsbereich höherer Last oder höherer Drehzahl bzw. Geschwindigkeit als in einem Betriebsbereich durchgeführt wird, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus durchgeführt ist bzw. wird; und in dem gewöhnlichen Betriebsmodus das Frischluft-Einlaßventil (18) geöffnet ist und das Umschaltventil (25) geregelt bzw. gesteuert ist, so daß das gesamte verbrannte Abgas, welches von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht ist, auf die Seite des Auslaßdurchtritts (20) eingebracht werden kann.
  4. Steuereinheit für den Ottomotor bzw. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 3, wobei in einem Betriebsbereich, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung des mittleren Betriebsmodus ausgeführt ist, ein Öffnungsgrad bzw. -niveau des Umschaltventils (25) geändert ist bzw. wird, so daß die Menge an verbranntem Abgas, welches in die Seite des Auslaßdurchtritts (20) eingebracht ist, entsprechend einer Zunahme in einer Motorlast stufenweise bzw. zunehmend bzw. graduell ansteigen kann.
  5. Steuereinheit für den Ottomotor bzw. Fremdzündungsmotor nach Anspruch 4, wobei das Umschaltventil (25) durch ein Drehtyp-Ventil gebildet ist, welches an einem Teil angeordnet ist, wo der Zwischenzylinder-Gasdurchtritt (22) und der Auslaßdurchtritt (20) verbunden sind.
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