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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Regler bzw. eine Regel-
bzw. Steuereinrichtung für
eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine, und genauer auf eine Vorrichtung zum Regeln
bzw. Steuern der Verbrennungsbedingung in jedem Zylinder eines Mehrzylindermotors,
um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und Emissionen
zu reduzieren.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Eine
konventionelle Technologie zum Verbessern einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
bzw. -ökonomie
in einer fremdgezündeten
Brennkraftmaschine durch ein Durchführen einer Verbrennung, wobei
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
der Luft-Kraftstoff-Mischung in
jedem Zylinder auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt bzw. festgelegt
ist, welches größer als
das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist, ist gut bekannt. Es ist auch bekannt, daß durch ein Bereitstellen einer
Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt
in eine Verbrennungskammer und Durchführen einer Verbrennung einer
geschichteten Beladung durch ein Einspritzen von Kraftstoff von
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem Kompressionshub, wenn
die Brennkraftmaschine bzw. der Motor in einem Bereich niedriger
Drehzahl bzw. Geschwindigkeit und niedriger Last oder dgl. betätigt wird,
eine ultra-magere Verbrennung realisiert werden kann (siehe beispielsweise
japa nische, nicht geprüfte
Patentanmeldungs-Veröffentlichung
H10-29836).
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In
dieser Art eines Motors bzw. einer Brennkraftmaschine kann, wenn
ein typischer Dreiweg-Katalysator (ein Katalysator mit einer guten
Reinigungsleistung in bezug auf HC, CO und NOx in der Nähe des stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) allein
als ein Abgasreinigungskatalysator verwendet wird, eine ausreichende
Reinigungsleistung nicht in bezug auf NOx während eines mageren Betriebs
erhalten werden, und daher ist bzw. wird, wie in der japanischen,
nicht geprüften
Patentanmeldungs-Veröffentlichung
H10-29836 beschrieben, ein Mager-NOx-Katalysator vorgesehen bzw.
zur Verfügung gestellt,
um das NOx in einer sauerstoffreichen Atmosphäre zu adsorbieren und dann
das NOx in einer Atmosphäre
einer reduzierten Sauerstoffkonzentration freizugeben bzw. freizusetzen
und zu reduzieren. Wenn die Menge an NOx, die durch den Mager-NOx-Katalysator
adsorbiert ist, während
eines mageren Betriebs in Fällen
ansteigt, wo ein derartiger Mager-NOx-Katalysator verwendet wird,
wird zusätzlicher
Kraftstoff ebenfalls in den Expansionshub eingespritzt, welcher
in der Hauptverbrennung verwendet wird, wie dies beispielsweise
in der oben beschriebenen Veröffentlichung
beschrieben ist. Somit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases reich und CO wird erzeugt, wodurch die Freisetzung und Reduktion
des NOx bewirkt bzw. beschleunigt wird.
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In
derartigen konventionellen Brennkraftmaschinen, welche magere Betriebe
durchführen,
muß der
oben erwähnte
Mager-NOx-Katalysator
in dem Abgasdurchtritt zur Verfügung
gestellt sein bzw. werden, um die NOx-Reinigungsfähigkeit
während
eines mageren Betriebs aufrecht zu erhalten, wobei dies nicht kosten-effizient
ist. Darüber
hinaus muß,
um die Reinigungsfähigkeit
des Mager-NOx-Katalysators aufrecht zu erhalten, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend
aufgrund der zusätzlichen
Kraftstoffzufuhr und dgl. zum Freisetzen und Reduzieren des NOx
reich gemacht bzw. angereichert werden, wenn die Menge an adsorbiertem
NOx ansteigt, wie dies oben beschrieben ist. Wenn der verwendete
Kraftstoff einen hohen Schwefelgehalt aufweist, muß der Mager-NOx-Katalysator
durch Hitze bzw. Wärme
bearbeitet und durch Regeneration bearbeitet werden, indem ein Reduktionsmittel
oder dgl. zugeführt
wird, um eine Schwefelvergiftung des Katalysators zu verhindern,
und indem dies durchgeführt
wird, wird ein Effekt bzw. eine Wirkung einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verringert. Darüber
hinaus wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung zu mager
auf oder über
ein gewisses Ausmaß wird,
die Verbrennungsgeschwindigkeit zu langsam und eine Verbrennung
nahe der abschließenden Verbrennungsphase
trägt nicht
zur Arbeit bei. Somit sind Verbesserungen in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
durch eine Verbrennung einer mageren geschichteten Beladung begrenzt
bzw. beschränkt.
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Eine
Kompressionszündung
wurde als ein alternatives Verfahren eines Verbesserns einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
untersucht. In einer Kompressionszündung werden die Temperatur
und der Druck im Inneren der Verbrennungskammer in der abschließenden Phase
des Verbrennungshubs ähnlich
einem Dieselmotor erhöht,
wodurch der Kraftstoff veranlaßt wird,
sich selbst zu entzünden.
Wenn eine derartige Kompressionszündung durchgeführt wird,
verbrennt der gesamte Inhalt der Verbrennungskammer auf einmal,
selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ultramager ist oder eine
große
Menge an EGR eingebracht wird, und somit wird eine langsame Verbrennung,
welche nicht zur Arbeit beiträgt,
vermieden bzw. verhindert, wodurch eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verbessert wird.
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In
einer typischen fremdgezündeten
Benzin-Brennkraftmaschine ist jedoch eine erzwungene bzw. fremdgezündete Zündung für eine Verbrennung erforderlich,
und somit können
die Temperatur und der Druck im Inneren der Verbrennungskammer in der
Nähe des
oberen Kompressionstotpunkts nicht bis zu einem Ausmaß erhöht werden,
bei welchem eine Kompressionszündung
auftritt. Um eine Kompressionszündung
zu bewirken, müssen
spezielle Maßnahmen
ergriffen werden, um stark die Temperatur oder den Druck im Inneren
der Verbrennungskammer anzuheben, wobei es in der Vergangenheit schwierig
war, die Temperatur oder den Druck im Inneren der Verbrennungskammer
in einem Ausmaß anzuheben,
bei welchem eine Kompressionszündung
in dem Bereich teilweiser Last bzw. Teillastbereich auftritt, bei
welchem eine Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserung erfordert
ist, während
eine unregelmäßige Verbrennung
vermieden wird, welche durch ein starkes Klopfen in dem Bereich
hoher Last bzw. Hochlastbereich bewirkt wird, oder mit anderen Worten
eine spontane Zündung
der Luft-Kraftstoff-Mischung, bevor die Flamme durch die Verbrennungskammer
fortschreitet.
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Um
somit eine größere Verbesserung
in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch eine Verwendung einer
mageren Verbrennung und einer Kompressionszündung in Kombination zu erhalten
bzw. zu erzielen, hat die vorliegende Anmelderin Technologie eingereicht,
welche sich auf eine Regel- bzw. Steuervorrichtung bzw. einen Regler
für eine
fremdgezündete
Brennkraftmaschine bezieht, gemäß welcher(m)
in einem Bereich teilweiser Last des Motors bzw. der Brennkraft maschine
eine Zwei-Zylinder-Verbindung zwischen einem Paar von Zylindern
erzeugt wird, welche einen überlappenden
Auslaßhub
und Einlaßhub
aufweisen, so daß verbranntes
Gas, welches von einem vorangehenden Zylinder in dem Auslaßhub ausgebracht
wird, wie es ist in einem nachfolgenden Zylinder in dem Einlaßhub über einen
Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht wird. In dem vorangehenden
Zylinder ist bzw. wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt,
welches größer als
das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist, so daß eine Verbrennung
durch eine erzwungene Zündung durchgeführt wird,
während
in dem nachfolgenden Zylinder Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten
Gas zugeführt
wird, welches von dem vorangehenden Zylinder eingebracht ist bzw.
wird, so daß eine
Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird
(japanische Patentanmeldung 2002-185242).
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Das
US-Patent 4 194 472 beschreibt eine Brennkraftmaschine ähnlich derjenigen,
welche durch den Regler bzw. die Regel- bzw. Steuervorrichtung von Anspruch
1 geregelt bzw. gesteuert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf einer derartigen Technologie und
es ist ein Ziel bzw. Gegenstand davon, einen Regler bzw. Controller
für eine
fremdgezündete
Brennkraftmaschine zur Verfügung
zu stellen, welcher effektiv eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung in
einem nachfolgenden Zylinder in einem größeren Betätigungsbereich ermöglichen,
während
ein starkes Klopfen unter drückt
wird, und somit eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern und
Emissionen reduzieren kann.
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Eine
Erfindung gemäß der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf einen Regler bzw. eine Regel- bzw. Steuereinrichtung
bzw. einen Controller für eine
fremdgezündete
Brennkraftmaschine für
eine mehrzylindrige fremdgezündete
Brennkraftmaschine bzw. Mehrzylinder-Funkenzündungstypmaschine, welcher
derart eingestellt ist, daß der
Verbrennungszyklus von jedem Zylinder eine vorbestimmte Phasendifferenz
aufweist, umfassend: eine Betriebsmodus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
zum Durchführen
einer Regelung bzw. Steuerung, so daß ein Regel- bzw. Steuermodus
für einen
Motoreinlaß,
-auslaß und
eine Verbrennung in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine
als ein spezieller Betriebsmodus eingestellt ist, und in dem speziellen
Betriebsmodus eine Verbindung von zwei Zylindern bzw. Zwei-Zylinder-Verbindung
aufrecht erhalten ist, in welcher verbranntes Gas, welches in dem
Auslaßhub eines
vorangehenden Zylinders eines Paars von Zylindern ausgebracht ist
bzw. wird, welche einen überlappenden
Auslaßhub
und Einlaßhub
aufweisen, wie es ist in einen nachfolgenden Zylinder während des Einlaßhubs davon
durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw. wird,
und Auslaß- bzw.
Auspuffgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist,
in einen Auslaßdurchtritt eingebracht
ist, während
eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem magereren Luft-Kraftstoff-Verhältnis als
dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist
bzw. wird, und eine Verbrennung in dem folgenden Zylinder durch
ein Zuführen
von Kraftstoff zu dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten
Gas durchgeführt
ist, welches in den nachfolgenden Zylinder von dem vorangehenden
Zylinder eingebracht ist; eine Verbren nungsbedingungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
zum Durchführen
einer Regelung bzw. Steuerung derart, daß in dem als den speziellen Betriebsmodus
eingestellten Betriebsbereich eine Verbrennung in dem nachfolgenden
Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist
bzw. wird; und eine Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung,
welche in einem Betriebszustand bzw. in einer Betriebsbedingung
in einem Bereich niedriger Last innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in
den nachfolgenden Zylinder in einem Einlaßhub einstellt, und welche
in einem Betriebszustand in einem Bereich hoher Last innerhalb des
Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in
den nachfolgenden Zylinder verzögert,
um in einer späteren
bzw. letzteren Hälfte
des Kompressionshubs zu sein.
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Gemäß der oben
erwähnten
Form der vorliegenden Erfindung werden, wenn der bestimmte bzw. spezielle
Betriebsmodus in einem teilweisen Betriebsbereich des Motors bzw.
der Brennkraftmaschine eingestellt bzw. festgelegt ist und eine
Verbrennung in dem nachfolgenden Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird,
die Effekte einer Verbesserung in einer thermischen Effizienz aufgrund
einer mageren Verbrennung und einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
aufgrund einer Reduktion in einem Pumpverlust in dem vorangehenden
Zylinder erhalten, und die Effekte einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund
der Reduktion eines Kühlverlusts
und Zyklusverlusts, welcher durch HCCI unter schwerem EGR bewirkt
ist, und einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
aufgrund einer Reduktion in einem Pumpverlust werden in dem nachfolgenden Zylinder
erhalten. Wenn bestätigt
ist bzw. wird, daß sich
der Motor in einer Betriebsbedingung bzw. einem Betriebszustand
befindet, wo ein starkes Klopfen wahrscheinlich innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders auftritt, wird der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder relativ verzögert, und somit wird eine Aktivierung
der Luft-Kraftstoff-Mischung unterdrückt, wodurch effektiv bzw.
wirksam das Auftreten eines starken Klopfens verhindert wird, welches bewirkt
wird, wenn die Entzündbarkeit
der Mischung zu gut ist. Wenn bestätigt ist bzw. wird, daß sich die Brennkraftmaschine
in einem Betriebszustand befindet, wo es nicht wahrscheinlich ist,
daß ein
starkes Klopfen innerhalb des Kompressionszündungsbereichs des nachfolgenden
Zylinders auftritt, wird der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder relativ vorgerückt bzw. vorgestellt, wodurch
eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung ermutigt bzw. unterstützt wird.
Als ein Ergebnis werden Fehlzündungen
in dem nachfolgenden Zylinder effektiv verhindert, eine Verbesserung
in einer thermischen Effizienz aufgrund einer Kompressionszündung wird
erhalten bzw. erreicht und die Motorleistung kann ausreichend sichergestellt
werden.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Draufsicht auf einen ganzen Motor bzw. eine gesamte
Brennkraftmaschine, umfassend einen Regler bzw. Controller bzw.
eine Regel- bzw. Steuervorrich tung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Schnittansicht des Körpers der Brennkraftmaschine
usw.;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Regel- bzw. Steuersystems;
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4 ist
eine illustrative Ansicht, die ein Beispiel einer Betriebsbereichseinstellung
für ein
Durchführen
einer Regelung bzw. Steuerung in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand
bzw. der Betriebsbedingung zeigt;
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5 ist
eine illustrative Ansicht, die die Verbrennungszyklen eines vorangehenden
Zylinders und eines nachfolgenden Zylinders zeigt;
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6 ist
eine Ansicht, welche den Auslaßhub,
Einlaßhub,
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, Zündzeitpunkt,
usw. für
jeden Zylinder zeigt;
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7 ist
eine illustrative Ansicht, welche Strömungswege bzw. -pfade von im
wesentlichen Frischluft und Gas bei niedriger Last und niedriger Drehzahl
bzw. Geschwindigkeit zeigt;
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8 ist
eine illustrative Ansicht, welche die Strömungspfade von im wesentlichen
frischer Luft und Gas in einem Betriebsbereich auf einer Seite hoher
Last und hoher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit zeigt;
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9 ist
eine illustrative Ansicht, welche ein anderes Beispiel des Verbrennungszyklus
des vorangehenden Zylinders und nachfolgenden Zylinders zeigt; und
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10 ist
eine illustrative Ansicht, welche den spezifischen Aufbau eines
Wirbelgenerators zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
den schematischen Aufbau eines Motors bzw. einer Brennkraftmaschine
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt
im Umriß die
Konstitution bzw. den Aufbau eines Zylinders eines Motorkörpers 1 und
ein Einlaßventil,
Auslaßventil
und dgl., die darauf vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt sind. In diesen Zeichnungen
umfaßt
der Motorkörper 1 eine
Mehrzahl von Zylindern, und in der illustrierten Ausführungsform
umfaßt
er vier Zylinder 2A bis 2D. Ein Kolben 3 ist
in jeden der Zylinder 2A bis 2D eingesetzt und
eine Verbrennungskammer 4 ist über dem Kolben 3 ausgebildet.
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Eine
Zündkerze 7 ist
bzw. wird am Scheitelpunkt der Verbrennungskammer 4 jedes
Zylinders 2 vorgesehen, und das Spitzenende der Zündkerze
ist gegen das Innere der Verbrennungskammer 4 gerichtet.
Eine Zündschaltung
bzw. ein Zündstromkreis 8,
welche(r) tauglich bzw. fähig
ist, den Zündzeitpunkt durch
eine elektronische Regelung bzw. Steuerung zu steuern bzw. regeln,
ist mit der Zündkerze 7 verbunden.
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Eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 für ein Einspritzen von Kraftstoff
direkt in die Verbrennungskammer 4 ist an einem Seitenabschnitt
der Verbrennungskammer 4 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 ist
mit einem Nadelventil und Solenoid ausgestattet, in der Zeichnung
nicht gezeigt, und ein Puls- bzw. Impulssignal wird von einer Kraftstoffeinrichtungs-Regel-
bzw. -Steuervorrichtung eingegeben, welche unten zu beschreiben
ist; das Ventil wird zur Zeit der Impulseingabe angetrieben, um
für eine Zeitlänge entsprechend
der Puls- bzw. Impulsbreite geöffnet
zu werden bzw. zu sein, wodurch Kraftstoff in einer Menge eingespritzt
wird, die der Zeit entspricht, wo das Ventil offen ist. Zu beachten
ist, daß die
Kraftstoffeinspritz einrichtung 9 mit Kraftstoff von einer
Kraftstoffpumpe, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, über einen
Kraftstoffzufuhrdurchtritt oder dgl. versorgt wird, und daß das Kraftstoffzufuhrsystem
so konstruiert ist, um einen höheren
Kraftstoffdruck als den Druck im Inneren der Verbrennungskammer
während
des Kompressionshubs zu erhalten.
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Einlaßöffnungen 11, 11a, 11b und
Auslaßöffnungen 12, 12a, 12b sind
bzw. werden in die Verbrennungskammer 4 jedes Zylinders 2A bis 2D geöffnet. Ein
Einlaßdurchtritt 15,
ein Auslaßdurchtritt 20 usw.
sind mit diesen Öffnungen
verbunden, und jede Öffnung
wird durch Einlaßventile 31, 31a, 31b und Auslaßventile 32, 32a, 32b geöffnet und
geschlossen.
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Ein
Zyklus, umfassend einen Einlaßhub,
einen Verdichtungs- bzw.
Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslaßhub, wird
in jedem der Zylinder 2A bis 2D bei einer vorbestimmten
Phasendifferenz durchgeführt.
Im Fall eines Vierzylindermotors sind ein erster Zylinder 2A,
ein zweiter Zylinder 2B, ein dritter Zylinder 2C und
ein vierter Zylinder 2D von einer Endseite in der Richtung
der Zylinderreihe vorgesehen, und wie dies in 5 gezeigt
ist, wird der oben erwähnte
Zyklus aufeinanderfolgend im ersten Zylinder 2A, dritten
Zylinder 2C, vierten Zylinder 2D und zweiten Zylinder 2B bei
einer Phasendifferenz eines 180° Kurbelwinkels
jedes Mal durchgeführt.
Zu beachten ist, daß in 5 EX
den Auslaßhub
angibt bzw. andeutet, IN den Einlaßhub angibt, F die Kraftstoffeinspritzung
angibt und S eine erzwungene bzw. Zwangszündung angibt. Die sternförmigen Symbole
in der Zeichnung zeigen an, daß eine
Kompressionszündung
(komprimierte Selbstzündung) durchgeführt wird.
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Ein
Zwischenzylinder-Gaskanal 22 ist zwischen dem Paar von
Zylindern vorgesehen, welche einen überlappenden Auslaßhub und
Einlaßhub
aufweisen, so daß verbranntes
Gas wie es ist vom Zylinder an der Auslaßhubseite (erwähnt als
der vorangehende Zylinder in dieser Beschreibung), wenn der Auslaßhub und
der Einlaßhub überlappen,
zu dem Zylinder auf der Seite des Einlaßhubs eingebracht werden kann
(erwähnt
als der nachfolgende Zylinder in dieser Beschreibung). Im Vierzylindermotor
dieser Ausführungsform überlappt,
wie dies in 5 gezeigt ist, 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. Deshalb bildet der erste Zylinder 2A ein Paar
mit dem zweiten Zylinder 2B, und der vierte Zylinder 2D bildet
ein Paar mit dem dritten Zylinder 2C, wobei der erste Zylinder 2A und
der vierte Zylinder 2D als vorangehende Zylinder dienen,
und der zweite Zylinder 2B und dritte Zylinder 2C als
nachfolgende Zylinder dienen.
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Die
Einlaß-
und Auslaßöffnungen
jedes Zylinders und der Einlaßdurchtritt,
Auslaßdurchtritt
und Zwischenzylinder-Gaskanal,
die damit verbunden sind, sind spezifisch wie folgt aufgebaut.
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Eine
Einlaßöffnung 11 für ein Einbringen
von Frischluft, eine erste Auslaßöffnung 12a für ein Liefern
bzw. Ausbringen von verbranntem Gas (Abgas) zum Auslaßdurchtritt 20,
und eine zweite Auslaßöffnung 12b für ein Führen bzw.
Leiten des verbrannten Gases zum nachfolgenden Zylinder sind an
jedem des ersten Zylinders 2A und vierten Zylinders 2D angeordnet,
die als vorangehende Zylinder dienen. Eine erste Einlaßöffnung 11a für ein Einbringen
von Frischluft, eine zweite Einlaßöffnung 11b für ein Einbringen
von verbranntem Gas vom vorangehenden Zylinder, und eine Auslaßöffnung 12 für ein Ausbringen
bzw. Liefern des verbrannten Gases zu dem Auslaßdurchtritt sind an jedem des
zweiten Zylinders 2B und dritten Zylinders 2C angeordnet,
die als nachfolgende Zylinder dienen.
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Im
Beispiel in 1 sind die Einlaßöffnung 11 im
ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und die erste
Einlaßöffnung 11a im
zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C zwei pro Zylinder
parallel auf der Seite der linken Hälfte der Verbrennungskammer
vorgesehen, während
die erste Auslaßöffnung 12a und
zweite Auslaßöffnung 12b im
ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und die zweite
Einlaßöffnung 11b und
Auslaßöffnung 12 im
zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C parallel auf
der Seite der rechten Hälfte
der Verbrennungskammer vorgesehen sind.
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Das
stromabwärtige
Ende eines verzweigten Einlaßkanals 16 für jeden
Zylinder am Einlaßdurchtritt 15 ist
mit den Einlaßöffnungen 11 im
ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und den ersten
Einlaßöffnungen 11a im
zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C verbunden.
Mehrfache Drosselklappen bzw. -ventile 17, welche miteinander
durch eine gemeinsame Welle in Eingriff stehen, sind nahe dem stromabwärtigen Ende
jedes verzweigten Einlaßkanals 16 vorgesehen.
Die Drosselklappe 17 wird durch ein Betätigungs- bzw. Stellglied 18 in Übereinstimmung
mit einem Regel- bzw. Steuersignal angetrieben, um die Menge an
Einlaßluft
einzustellen. Zu beachten ist, daß ein Luftdurchflußsensor 19 für ein Detektieren der
Strömungs-
bzw. Durchflußrate
der Einlaßluft
an einem gemeinsamen Einlaßdurchtritt
stromaufwärts vom
Zusammenflußpunkt
am Einlaßdurchtritt 15 vorgesehen
ist.
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Das
stromaufwärtige
Ende eines verzweigten Auslaßkanals 21 für jeden
Zylinder am Auslaßdurchtritt 20 ist
mit den ersten Auslaßöffnungen 12a im
ersten und vierten Zylinder 2A, 2D und den Auslaßöffnungen 12 im
zweiten und dritten Zylinder 2B, 2C verbunden.
Ein Zwischenzylinder-Gaskanal 22 ist jeweils zwischen dem
ersten Zylinder 2A und zweiten Zylinder 2B und
zwischen dem dritten Zylinder 2C und vierten Zylinder 2D vorgesehen
bzw. zur Verfügung
gestellt, wobei das stromaufwärtige
Ende des Zwischenzylinder-Gaskanals 22 mit der zweiten
Auslaßöffnung 12b des
ersten und vierten Zylinders 2A, 2D verbunden
ist, die als vorangehende Zylinder dienen, und wobei das stromabwärtige Ende
des Zwischenzylinder-Gaskanals 22 mit der zweiten Einlaßöffnung 11b des
zweiten und dritten Zylinders 2B, 2C verbunden
ist, die als nachfolgende Zylinder dienen.
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Der
Zwischenzylinder-Gaskanal 22, welcher oben beschrieben
ist, ist ein relativ kurzer Kanal, welcher benachbarte Zylinder
verbindet, und somit kann die Menge an thermischer Strahlung, welche
erzeugt bzw. generiert wird, während
das verbrannte Gas, welches von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
wird, durch den Zwischenzylinder-Gaskanal 22 durchtritt,
auf ein vergleichbar niedriges Niveau unterdrückt bzw. reduziert werden.
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Ein
O2-Sensor 23 für ein Detektieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
durch ein Detektieren der Sauerstoffkonzentration im Abgas ist am
Zusammenflußpunkt
an dem Auslaßdurchtritt 20 stromabwärts von
den verzweigten Auslaßkanälen 21 vorgesehen.
Ein Dreiweg-Katalysator 24 ist auf dem Auslaßdurchtritt 20 stromabwärts des
O2-Sensors 23 für ein Durchführen einer
Abgasreinigung vorgesehen. Wie dies gut bekannt ist, zeigt der Dreiweg-Katalysator 24 ein
hohes Niveau an Reinigungsleistung bezüglich HC, CO und NOx, wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases nahe dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist (d.h. der Überschußluftfaktor λ ist λ = 1).
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Die
Einlaß-
und Auslaßventile
für ein Öffnen und
Schließen
der Einlaß-
und Auslaßöffnungen
jedes Zylinders und die Ventilmechanismen davon sind wie folgt aufgebaut.
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Ein
Einlaßventil 31,
ein erstes Auslaßventil 32a und
ein zweites Auslaßventil 32b sind
jeweils auf der Einlaßöffnung 11,
der ersten Auslaßöffnung 12a und
zweiten Auslaßöffnung 12b im
ersten und vierten Zylinder 2A, 2D vorgesehen.
Ein erstes Einlaßventil 31a,
ein zweites Einlaßventil 31b und
ein Auslaßventil 32 sind
jeweils auf der ersten Einlaßöffnung 11a, zweiten
Einlaßöffnung 11b und
Auslaßöffnung 12 im zweiten
und dritten Zylinder 2B, 2C vorgesehen. Diese
Einlaß-
und Auslaßventile
werden jeweils durch einen Ventilmechanismus angetrieben, der Nockenwellen 33, 34 und
dgl. umfaßt,
um zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu öffnen und zu schließen, wodurch
der Einlaßhub
und der Auslaßhub
jedes Zylinders 2A bis 2D bei einer vorbestimmten
Phasendifferenz derart durchgeführt
werden, wie dies oben beschrieben ist.
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Weiterhin
sind unter diesen Einlaß-
und Auslaßventilen,
das erste Auslaßventil 32a,
zweite Auslaßventil 32b,
erste Einlaßventil 31a und
zweite Einlaßventil 31b jeweils
mit einem Ventilstopmechanismus 35 für ein Umschalten der Ventile
zwischen einem operativen bzw. Betriebszustand und einem gestoppten
Zustand ausgestattet bzw. versehen. Der Ventilstopmechanismus 35 ist
gut bekannt und deshalb nicht im Detail illustriert, aber beispielsweise konstruiert,
indem eine Hydraulikkammer vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt
wird, welche fähig
ist, Arbeits- bzw. Betriebsfluid in einem Ventilstößel zuzuführen und
auszubringen, der zwischen den Nocken der Nockenwellen 33, 34 und
dem Ventilschaft angeordnet ist, so daß, wenn Betriebsfluid zur Hydraulikkammer
zugeführt
wird, die Wirkung der Nocken auf die Ventile übertragen wird und die Ventile öffnen und
schließen,
aber wenn Betriebsfluid aus der Hydraulikkammer ausgebracht wird,
die Wirkung der Nocken nicht länger
auf die Ventile übertragen wird
und die Ventile schließen.
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Ein
erstes Regel- bzw. Steuerventil 37 ist auf einem Durchtritt 36 für ein Zuführen und
Ausbringen von Betriebsfluid zu und von dem Ventilstopmechanismus 35 des
ersten Auslaßventils 32a und
dem Ventilstopmechanismus 35 des ersten Einlaßventils 31a vorgesehen,
und ein zweites Regel- bzw. Steuerventil 39 ist an einem
Durchtritt 38 für
ein Zuführen und
Ausbringen von Betriebsfluid zu und von dem Ventilstopmechanismus 35 des
zweiten Auslaßventils 32b und
dem Ventilstopmechanismus 35 des zweiten Einlaßventils 31b vorgesehen
(siehe 3).
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3 zeigt
den Aufbau der Antriebs- und Regel- bzw. Steuersysteme. In der Zeichnung
werden Signale vom Luftdurchflußsensor 19 und O2-Sensor 23 in eine ECU (Regel- bzw. Steuereinheit) 40 für ein Regeln
bzw. Steuern des Motors eingegeben, welche durch einen Mikrocomputer
oder dgl. gebildet ist, und Signale von einem Motordrehzahlsensor 47 für ein Detektieren
der Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit, um den Betriebszustand
zu bestimmen, einem Beschleunigungs- bzw. Gaspedalhubsensor 48 für ein Detektieren
des Beschleunigungs- bzw. Gaspedalhubs (Beschleunigungs- bzw. Gaspedaldurchtrittsgröße) usw.
werden auch ein gegeben. Steuer- bzw. Regelsignale werden von der ECU 40 zu
den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 9, dem Stellglied
bzw. der Betätigungseinrichtung 18, der
mehrfachen Drosselklappe 17 und dem ersten und zweiten
Regel- bzw. Steuerventil 37, 39 ausgegeben.
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Die
ECU 40 umfaßt
eine Betriebszustands- bzw. Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung 41,
eine Ventilstopmechanismus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 42,
eine Einlaßluftmengen-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 43 und eine Verbrennungszustands-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 44.
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Wie
in 4 gezeigt, umfaßt die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung 41 eine
Regel- bzw. Steuerkarte, in welcher der Motorbetriebsbereich in
einen Betriebsbereich A auf einer Seite niedriger Last und niedriger
Drehzahl bzw. Geschwindigkeit (Bereich teilweiser Last bzw. Teillastbereich),
und einen Betriebsbereich B einer Seite hoher Last und hoher Drehzahl
bzw. Geschwindigkeit unterteilt ist. Die Betriebsbedingungs- bzw.
-zustands-Identifikationseinrichtung 41 bestimmt, ob der
Motorbetriebszustand (die Motordrehzahl und Motorlast), welcher durch
die Signale von dem Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsensor 47,
dem Gaspedalhubsensor 48 usw. überprüft werden kann, in dem Betriebsbereich A
oder dem Betriebsbereich B ist. Auf der Basis dieser Bestimmung
wird in dem Betriebsbereich A auf der Seite niedriger Last und niedriger
Drehzahl ein spezieller Betriebsmodus ausgewählt, wodurch das verbrannte
Gas, welches von dem vorangehenden Zylinder in dem Auslaßhub ausgebracht
wird, wie es ist in den nachfolgenden Zylinder in dem Einlaßhub davon
eingebracht und dann verbrannt wird, während in dem Betriebsbereich
B auf der Seite hoher Last und hoher Geschwindigkeit ein normaler
Betriebs modus ausgewählt
wird, wodurch eine Verbrennung unabhängig in jedem Zylinder durchgeführt wird.
-
In
dem Bereich A teilweiser Last, in welchem der spezielle Betriebsmodus
ausgewählt
ist, funktioniert bzw. fungiert die Betriebsbedingungs-Identifikationseinrichtung 41 auch,
um zu bestimmen, ob die Betriebsbedingung bzw. der Betriebszustand
in einem Bereich A2 auf einer Seite hoher Last des Bereichs A oder
in dem Rest des Bereichs ist, d.h. einem Bereich A1 auf einer Seite
niedriger Last des Bereichs A teilweiser Last ist.
-
Die
Ventilstopmechanismus-Regler bzw. -Controller 42 regelt
bzw. steuert die Ventilstopmechanismen 35, um den Strom
bzw. Fluß von
Einlaßluft
und Abgas derart zu ändern,
daß in
dem speziellen Betriebsmodus eine Zwei-Zylinder-Verbindung erzeugt
wird, wodurch verbranntes Gas von dem vorangehenden Zylinder in
den nachfolgenden Zylinder über
den Zwischenzylinder-Gaskanal 22 eingebracht wird, und
in dem normalen Betriebsmodus ein Zustand, in welchem jeder Zylinder
unabhängig
ist, erzeugt wird und frische Luft jeweils in jeden Zylinder eingebracht
wird. Spezifischer regelt bzw. steuert die Ventilstopmechanismus-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 42 die Regel- bzw. Steuerventile 37, 39 in
Abhängigkeit
davon, ob sich die Betriebsbedingung in dem Betriebsbereich A oder
B befindet, und regelt bzw. steuert die Ventilstopmechanismen 35 dadurch wie
folgt.
-
Betriebsbereich A:
-
- erstes Auslaßventil 32a und
erstes Einlaßventil 31a sind
gestoppt
- zweites Auslaßventil 32b und
zweites Einlaßventil 31b sind
operativ bzw. in Betrieb
-
Betriebsbereich B:
-
- erstes Auslaßventil 32a und
erstes Einlaßventil 31a sind
in Betrieb
- zweites Auslaßventil 32b und
zweites Einlaßventil 31b sind
gestoppt
-
Die
Einlaßluftmengen-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 43 regelt bzw. steuert die Öffnung des Drosselventils 17 (Drosselöffnung)
durch ein Regeln bzw. Steuern der Betätigungseinrichtung bzw. des Stellglieds 18.
Eine Zieleinlaßluftmenge
wird aus einer Karte oder dgl. gemäß der Betriebsbedingung bzw.
dem Betriebszustand bestimmt, und die Drosselöffnung wird in Übereinstimmung
mit dieser Zieleinlaßluftmenge
geregelt bzw. gesteuert. Hier wird in dem Betriebsbereich A, in
welchem ein spezieller Betriebsmodus eingestellt ist, eine Verbrennung
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C in einem
Zustand durchgeführt,
in welchem die Einlaßluft
von den verzweigten Einlaßkanälen 16,
welche mit den folgenden Zylindern 2B, 2C verbunden
sind, blockiert ist, und während
ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen
der überschüssigen bzw. Überschußluft in dem
verbrannten Gas, welche von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht
wird, und dem neu zugeführten
Kraftstoff aufrecht erhalten wird. Somit wird die Drosselöffnung derart
eingestellt, daß Luft
zu den vorangehenden Zylindern 2A, 2D in einer
Menge zugeführt
wird, welche für
eine Kraftstoffverbrennung entsprechend dem geforderten bzw. erforderlichen Drehmoment
der zwei vorangehenden und nachfolgenden Zylinder entspricht (eine
ausreichende Menge von Luft, um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit
der Kraftstoffmenge für
zwei Zylinder zu erreichen).
-
Die
Verbrennungsbedingungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 44 ist
durch eine Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 45 und
eine Zünd-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung bzw. einen Zünd-Controller 46 aufgebaut.
Die Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 45 wird
verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmenge und einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9, welche für jeden
Zylinder 2A bis 2D vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt
ist, in Übereinstimmung
mit der Motorbetriebsbedingung zu regeln bzw. zu steuern, und die
Zünd-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 46 wird verwendet, um eine Zündzeitpunktregelung
bzw. -steuerung, eine Regelung bzw. Steuerung zum Halten bzw. Unterbrechen
einer Zündung
usw. in Übereinstimmung
mit der Betriebsbedingung durchzuführen. Eine Verbrennungsregelung
bzw. -steuerung wird in Abhängigkeit
davon modifiziert, ob die Motorbetriebsbedingung in dem Betätigungs-
bzw. Betriebsbereich A oder dem Betätigungs- bzw. Betriebsbereich
B in 4 ist, und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird
in Übereinstimmung mit
dem Bereich A1 auf der Seite niedriger Last und dem Bereich A2 auf
der Seite hoher Last des Betriebsbereichs A modifiziert.
-
Spezifischer
wird, wenn sich die Betriebsbedingung bzw. der Betriebszustand in
dem Betriebsbereich A auf der Seite niedriger Last und niedriger Geschwindigkeit
befindet, bei welcher eine Regelung bzw. Steuerung eines speziellen
Betriebsmodus durch eine Betriebsmodus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
durchgeführt
wird, welche durch die Ventilstopmechanismus-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 42 usw.
darge stellt bzw. aufgebaut ist, die Kraftstoffeinspritzmenge für die vorangehenden
Zylinder 2A, 2D derart geregelt bzw. gesteuert,
daß das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht,
wird der Einspritzzeitpunkt derart eingestellt, daß Kraftstoff
in dem Kompressionshub eingespritzt wird, um eine Schichtung der
Luft-Kraftstoff-Mischung
zu bewirken, und wird der Einspritzzeitpunkt derart eingestellt,
daß eine
erzwungene Zündung
in der Nähe
des oberen Totpunkts der Kompression durchgeführt wird. Für die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C wird
andererseits die Kraftstoffeinspritzmenge derart geregelt bzw. gesteuert,
daß Kraftstoff
zu dem verbrannten Gas bei niedrigem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches von den vorangehenden
Zylindern eingebracht wird, zugeführt wird, um ein im wesentlichen
stöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu erreichen, und eine erzwungene Zündung wird angehalten bzw.
unterbrochen, um eine Kompressionszündung zu erlauben.
-
In
dem Bereich A1 auf der Seite niedriger Last des Betriebsbereichs
A, in welchem eine Steuerung bzw. Regelung eines speziellen Betriebsmodus ausgeführt wird,
wie dies durch die durchgehende Linie in 5 gezeigt
ist, ist der Einspritzzeitpunkt derart eingestellt, daß Kraftstoff
in dem Einlaßhub
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingespritzt
wird, während
in dem Bereich A2 auf der Seite hoher Last des Betriebsbereichs
A, wie dies durch die unterbrochene Linie in 5 gezeigt
ist, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt relativ zu demjenigen in dem
Bereich A1 auf der Seite niedriger Last verzögert ist bzw. wird, so daß ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
für die nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C auf die spätere Hälfte des Kompressionshubs der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingestellt ist
bzw. wird, oder in anderen Worten nahe dem oberen Totpunkt einer
Kompression PTDC. Es sollte festgehalten werden, daß in 5 die
Bereiche bzw. Regionen, welche durch die Bezugszeichen 31, 32b, 31b und 32 bezeichnet
sind, die Perioden sind, während
welchen das Einlaßventil 31,
das zweite Auslaßventil 32b,
das zweite Einlaßventil 31b und
das Auslaßventil 32 offen
sind.
-
Wenn
die Motorbetriebsbedingung in dem Betriebsbereich B auf der Seite
hoher Last und hoher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit ist, wird eine
Regelung bzw. Steuerung eines normalen Betriebsmodus durchgeführt, um
die Kraftstoffeinspritzmenge derart zu regeln bzw. zu steuern, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedes
Zylinders 2A bis 2D dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich
ist oder darunter fällt.
Beispielsweise wird in der Mehrzahl bzw. dem überwiegenden Anteil des Betriebsbereichs
B das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt
bzw. gesteuert, und bei voller Last oder einem Betriebsbereich in
der Nähe
davon wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt bzw. gesteuert,
um reicher als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein. In diesem Fall wird ein Einspritzzeitpunkt für jeden
Zylinder 2A bis 2D derart eingestellt, daß Kraftstoff
in dem Einlaßhub
eingespritzt wird, um eine einheitliche bzw. gleichmäßige Luft-Kraftstoff-Mischung
zu erhalten, und eine erzwungene Zündung wird in allen der Zylinder 2A bis 2D durchgeführt.
-
Die
Wirkungen bzw. Vorgänge
der oben beschriebenen Vorrichtung dieser Ausführungsform werden unter Bezugnahme
auf 5 bis 8 beschrieben. In dem Betriebsbereich
A niedriger Last und niedriger Geschwindigkeit wird ein spe zieller
Betriebsmodus eingestellt bzw. festgelegt, und, wie oben beschrieben,
das erste Auslaßventil 32a und erste
Einlaßventil 31a werden
gehalten, während
das zweite Auslaßventil 32b und
zweite Einlaßventil 31b in
Betrieb gesetzt werden. Indem dies durchgeführt wird, wird ein Strömungsweg
bzw. -pfad von im wesentlichen Frischluft und Gas ausgebildet, wie
dies in 7 gezeigt ist, um eine Zwei-Zylinder-Verbindung zu
erzeugen, in welcher verbranntes Gas, welches von den vorangehenden
Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, wie es ist
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C über die
Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 eingebracht
wird, und nur das Abgas, welches von den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C ausgebracht
wird, zu dem Auslaßdurchtritt 20 zugeführt wird.
-
In
diesem Zustand wird Frischluft von dem Einlaßdurchtritt 15 in
jeden der vorangehenden Zylinder 2A, 2D in dem
Einlaßhub
eingebracht (der Pfeil a in 7), Kraftstoff
wird in dem Kompressionshub eingespritzt, während die Kraftstoffeinspritzmenge derart
geregelt bzw. gesteuert wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der
vorangehenden Zylinder 2A, 2D einen größeren Wert
als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
beispielsweise etwa das Doppelte des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
oder einen geringfügig
kleineren Wert einnimmt, und eine Zündung wird zu einem vorbestimmten
Zündzeitpunkt
durchgeführt.
Derart wird eine Verbrennung einer geschichteten Ladung bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis
durchgeführt (siehe 6).
-
An
dem Zeitpunkt, wenn der Einlaßhub
der vorangehenden Zylinder 2A, 2D und der Auslaßhub der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C überlappen, wird das verbrannte
Gas, welches von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
wird, in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C durch
die Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 eingebracht
(der hervorgehobene Pfeil in 5, 6 und
der Pfeil b in 7). Kraftstoff wird dann zu
dem bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannten Gas zugeführt, welches von
den vorangehenden Zylindern 2A, 2D eingebracht
ist, und während
die Kraftstoffeinspritzmenge derart geregelt bzw. gesteuert wird,
daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
erreicht, werden der Druck und die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer
in der Nähe
des oberen Totpunkts des Kompressionshubs angehoben, wodurch eine
Kompressionszündung
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird.
-
In
diesem Fall tritt das verbrannte Gas hoher Temperatur, welches von
den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
wird, durch die kurzen Zwischenzylinder-Gaskanäle 22 und wird unmittelbar
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht.
Somit steigt die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C in dem Einlaßhub, und
der Druck und die Temperatur steigen weiter in dem Kompressionshub,
und somit steigt in der Nähe
des oberen Totpunkts in der abschließenden Phase des Kompressionshubs
die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer in einem Ausmaß, daß sich die
Luft-Kraftstoff-Mischung selbst entzünden kann. Darüber hinaus
ist bzw. wird das verbrannte Gas ausreichend gemischt, wie es von
den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
wird und in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingebracht
wird, und ist bzw. wird somit gleichmäßig verteilt. Insbesondere
ist bzw. wird, wenn Kraftstoff in dem Einlaßhub eingespritzt wird, wie
dies oben beschrieben ist, der Kraftstoff gleichmäßig durch
bzw. über
die gesamte Verbrennungskammer durch die abschließende Phase
des Kompressionshubs verteilt, und somit wird ein Zustand einer
gleichmäßigen Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verteilung
erhalten, wodurch die Bedingungen für eine ideale gleichzeitige Kompressionszündung erfüllt sind
bzw. werden. Als ein Ergebnis wird eine Verbrennung durch eine simultane
bzw. gleichzeitige Kompressionszündung
rasch durchgeführt,
wobei dies zu einer starken Verbesserung in einer thermischen Effizienz
führt.
-
Somit
wird in den nachfolgenden Zylindern 2A, 2D eine
thermische Effizienz mittels einer Verbrennung einer mageren geschichteten
Beladung verbessert bzw. erhöht,
und somit nimmt im Vergleich mit einer normalen Brennkraftmaschine,
in welcher eine Verbrennung einer geschichteten Beladung nicht durchgeführt wird,
ein Verteilerluftdruck ab, wobei dies zu einer Reduktion in einem
Pumpverlust führt.
In den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wird mittlerweile
bzw. zwischenzeitlich eine Kompressionszündung in einem Zustand einer
Verteilung einer gleichmäßigen Luft-Kraftstoff-Mischung
durchgeführt,
während
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
bei einem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
beibehalten wird, wodurch eine thermische Effizienz erhöht bzw.
angehoben wird, und da das Gas, welches von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
wird, aufgenommen wird, kann eine noch größere Reduktion in einem Pumpverlust als
in den vorangehenden Zylindern 2A, 2D erzielt werden.
Als ein Ergebnis dieser Vorgänge
wird eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit stark verbessert.
-
Darüber hinaus
gibt es, da sich das Abgas, welches von den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C zu dem
Abgasdurchtritt 20 ausgebracht wird, bei dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
befindet, keine Notwendigkeit, einen Mager-NOx-Katalysator wie in
einer konventionellen Mager-Verbrennungskraftmaschine
zur Verfügung
zu stellen, und eine ausreichende Abgasreinigungsleistung kann durch den
Dreiweg-Katalysator 24 allein sichergestellt werden. Da
kein Mager-NOx-Katalysator zur Verfügung gestellt werden muß, gibt
es keine Notwendigkeit, vorübergehend
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzureichern,
um NOx freizugeben bzw. freizusetzen und zu reduzieren, wenn die
Menge an durch den Mager-NOx-Katalysator adsorbiertem NOx ansteigt,
und somit kann eine Verringerung in dem Niveau einer Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Verbesserung
vermieden werden. Darüber
hinaus tritt das Problem einer Schwefelvergiftung des Mager-NOx-Katalysators nicht
auf.
-
Durch
ein Festlegen bzw. Einstellen eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den vorangehenden
Zylindern 2A, 2D von ungefähr dem Doppelten des stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
oder einem Wert in der Nähe
davon, kann die Menge an erzeugtem bzw. generiertem NOx auf ein vergleichsweise
niedriges Niveau unterdrückt
bzw. reduziert werden. Mittlerweile wird verbranntes Gas von den
vorangehenden Zylindern 2A, 2D in die nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C eingebracht, wobei dies einen ähnlichen
Zustand zu einem erzeugt, in welchem eine große Menge von EGR durchgeführt wird.
Durch ein Durchführen
einer raschen Verbrennung durch eine simultane Kompressionszündung kann
eine Sauerstoff-Stickstoff-Reaktion
soweit wie möglich
vermieden werden, und als ein Ergebnis wird eine NOx-Erzeugung ausreichend
unterdrückt.
Diese Punkte sind auch günstig
im Hinblick auf eine Emissionsreduktion.
-
Da
die Kompressionszündung
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C unter Verwendung
der Hitze bzw. Wärme
des verbrannten Gases erzielt wird, welches von den vorangehenden
Zylindern 2A, 2D ausgebracht wird, besteht keine
Notwendigkeit, spezielle Heizmittel zu verwenden oder stark das Kompressionsverhältnis des
Motors bzw. der Brennkraftmaschine zu erhöhen, und somit kann eine Kompressionszündung leicht
erzielt werden. Darüber
hinaus wird durch ein Einstellen des Zeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzung
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C in dem Betriebsbereich
A, in welchem eine Steuerung bzw. Regelung eines speziellen Betriebsmodus
gemäß dem Betriebszustand
ausgeführt
wird, wie dies oben beschrieben ist, ein starkes Klopfen nicht auftreten,
und eine Kompressionszündung kann
effektiv bzw. wirksam über
einen weiten Betriebs- bzw. Betätigungsbereich
durchgeführt
werden.
-
In
dem Bereich A1 auf der Seite niedriger Last des Betriebsbereichs
A, in welchem ein Modus eines speziellen Betriebs eingestellt ist,
ist eine Kompressionszündung
schwieriger als in dem Bereich A2 auf der Seite hoher Last durchzuführen. Jedoch
werden durch ein Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf
einen Punkt während
des Einlaßhubs,
wie dies oben beschrieben ist, der Kraftstoff und Luft (das bei
magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
verbrannte Gas, welches von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D ausgebracht
ist bzw. wird) ausreichend ge- bzw. vermischt, um eine gute Verbrennbarkeit
zu erzielen, und somit wird selbst in dem Bereich A1 niedriger Geschwindigkeit
bzw. Drehzahl eine Kompressionszündung
effektiv durchgeführt.
-
In
dem Bereich A2 auf der Seite hoher Last des Betriebsbereichs A,
in welchem ein spezieller Betriebsmodus ein gestellt bzw. festgelegt
ist, tendiert, obwohl eine Kompressionszündung leicht durchzuführen ist,
da die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer höher als
in dem Bereich A1 auf der Seite niedriger Last ist, ein starkes
Klopfen dazu, in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C aufzutreten.
Durch ein Verzögern
des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf die Nähe eines oberen Totpunkts einer Kompression
PTDC wird jedoch eine Kompressionszündung ohne eine übermäßige Aktivierung
der Luft-Kraftstoff-Mischung nachfolgend auf eine Kraftstoffeinspritzung
durchgeführt,
und somit kann ein starkes Klopfen, welches bewirkt wird, indem
sich die Luft-Kraftstoff-Mischung spontan entzündet, bevor die Flamme durch
die Verbrennungskammer fortschreitet, verhindert werden.
-
In
dem Betriebsbereich B hoher Last und hoher Geschwindigkeit bzw.
Drehzahl wird ein normaler Betriebsmodus eingestellt bzw. festgelegt,
und es werden, wie oben beschrieben, das erste Ruslaßventil 32a und
erste Einlaßventil 31a wirksam
bzw. operativ gemacht, und das zweite Auslaßventil 32b und zweite
Einlaßventil 31b werden
gestoppt. Indem dies durchgeführt
wird, wird ein Strömungspfad
bzw. -weg von im wesentlichen Frischluft und Gas ausgebildet, wie
dies in 8 gezeigt ist, so daß die Einlaßöffnungen 11, 11a und
Auslaßöffnungen 12a, 12 jedes
Zylinders 2A bis 2D unabhängig werden. Frische bzw. Frischluft
wird dann in die Einlaßöffnungen 11, 11a jedes
Zylinders 2A bis 2D von dem Einlaßdurchtritt 15 eingebracht,
und verbranntes Gas von den Auslaßöffnungen 12, 12a jedes
Zylinders 2A bis 2D wird in den Auslaßdurchtritt 20 ausgebracht.
In diesem Fall werden die Einlaßluftmenge
und Kraftstoffeinspritzmenge derart geregelt bzw. gesteuert, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich
wie oder reicher als das stöchiometrische
Luft- Kraftstoff-Verhältnis wird, wodurch
eine Ausgabe- bzw. Ausgangsleistung sichergestellt wird.
-
Wenn
eine Betriebsbedingung, in welcher ein starkes Klopfen auftritt,
leicht innerhalb des Betriebsbereichs A bestimmt wird, in welchem
eine Kompressionszündung
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird,
wie dies oben beschrieben ist, oder mit anderen Worten eine Betriebsbedingung
in dem Betriebsbereich A2 auf der Seite hoher Last, wird der Zeitpunkt
einer Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C relativ verzögert, und
somit wird eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung unterdrückt. Als
ein Ergebnis kann ein starkes Klopfen, welches bewirkt wird, wenn
die Entzündbarkeit
der Luft-Kraftstoff-Mischung
zu gut ist, wirksam verhindert werden. Darüber hinaus ist bzw. wird, wenn
eine Betriebsbedingung, in welcher ein starkes Klopfen wahrscheinlich nicht
auftritt, innerhalb des Kompressionszündungsbereichs der nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C bestätigt wird, oder in anderen
Worten eine Betriebsbedingung bzw. ein Betriebszustand in dem Bereich
A1 auf der Seite niedriger Last, der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C relativ vorgestellt,
und somit wird eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung unterstützt bzw.
ermutigt. Als ein Ergebnis können
Fehlzündungen
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C wirksam
verhindert werden und eine Verbrennung durch Kompressionszündung kann
sicher durchgeführt
werden. Somit wird ein Effekt eines Verbesserns der thermischen
Leistung des Motors bzw. der Brennkraftmaschine erhalten, und die
Motorleistung wird ausreichend sichergestellt.
-
In
dem Fall einer Betriebsbedingung, in welcher ein starkes Klopfen
leicht in dem Kompressionszündungsbereich
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auftritt, wird
eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung besonders wirksam
durch ein Einstellen des Zeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzung
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auf die spätere Hälfte des Kompressionshubs
unterdrückt,
wie dies in der oben beschriebenen Ausführungsform illustriert ist,
wodurch ein starkes Klopfen zuverlässig unterdrückt werden
kann.
-
Es
soll festgehalten werden, daß,
wenn eine Betriebsbedingung, in welcher ein starkes Klopfen leicht
auftritt, innerhalb des Betriebsbereichs A bestätigt wird, wo eine Kompressionszündung in
den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird, oder
mit anderen Worten eine Betriebsbedingung in dem Bereich A2 hoher
Last und hoher Geschwindigkeit, Kraftstoff direkt in die nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C in Abschnitten bzw. Anteilen eingespritzt
werden kann, und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt F2 einer späteren Stufe
während
dieser unterteilten Einspritzung auf die spätere Hälfte der Kompressionsstufe
eingestellt bzw. festgelegt werden kann, wie dies in 9 gezeigt
ist. Indem dies durchgeführt wird,
wird der Anteil des Kraftstoffs, welcher in der ersten Stufe eingespritzt
wird, welcher zu einem Einspritzzeitpunkt F1 einer ersten Stufe
während
der oben erwähnten
portionierten bzw. unterteilten Einspritzung eingespritzt wird,
oder in anderen Worten an einem Punkt während des Einlaßhubs der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C, ausreichend mit
Luft gemischt, und somit wird der Anteil an Kraftstoff, welcher
in der späteren
Stufe eingespritzt wird, welcher an dem oben erwähnten Einspritzzeitpunkt F2
einer späteren
Stufe eingespritzt wird, entsprechend an einem Mischen mit Luft
gehindert, während
eine Verbrennbarkeit aufrecht erhalten bzw. beibehalten wird. Als
ein Ergebnis kann ein starkes Klopfen wirksam verhindert werden.
-
Ein
Aufbau kann auch vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden, in welchem
in dem Betriebsbereich A, wo eine Kompressionszündung in den nachfolgenden
Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird, die Wahrscheinlichkeit
eines Auftretens eines starken Klopfens entsprechend der Motorlast
usw. bestimmt wird, und je höher
bzw. größer die
Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens ist,
um so größer wird
das Ausmaß,
bis zu welchem der Einspritzzeitpunkt F2 der späteren Stufe während der
oben erwähnten
unterteilten Kraftstoffeinspritzung zu dem oberen Totpunkt der Kompression
verzögert
wird. Durch ein Ändern
des Einspritzzeitpunkts F2 der späteren Stufe in Übereinstimmung mit
der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens auf
diese Weise kann das Auftreten eines starken Klopfens auf der Seite
hoher Last der Brennkraftmaschine, bei welchem die Temperatur innerhalb
der Verbrennungskammer eine Tendenz hat anzusteigen, wirksam verhindert
werden, während auch
wirksam das Auftreten von Fehlzündungen
an der Seite niedriger Last der Brennkraftmaschine verhindert wird,
bei welcher die Temperatur im Inneren der Brennkraft eine Tendenz
aufweist zu fallen.
-
Darüber hinaus
kann in dem Fall eines Betriebszustands, in welchem ein starkes
Klopfen leicht innerhalb des Betriebsbereichs A auftritt, wo eine Kompressionszündung in
den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird,
Kraftstoff in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C in
Anteilen eingespritzt werden, und die Menge an Kraftstoff, welche
in der späteren
Stufe dieser unterteilten bzw. portionierten Einspritzung eingespritzt
wird, kann auf einen größeren Wert
als derjenige der Menge an Kraftstoff in der ersten Stufe eingestellt
bzw. festgelegt werden. Gemäß diesem
Aufbau ist bzw. wird, wenn bestätigt wird,
daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
der nachfolgenden Zylinder befindet, wo ein starkes Klopfen, welches
durch hohe Temperaturen innerhalb der Verbrennungskammer der nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C usw. bewirkt wird, wahrscheinlich
auftritt, die Menge an Kraftstoff, welche in der späteren Stufe
der unterteilten Einspritzung in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C eingespritzt
wird, auf einen größeren Wert
als die Menge an Kraftstoff festgelegt, welche in der ersten Stufe eingespritzt
wird, und somit kann eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung
in dem Betriebsbereich A2, wo die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens
eines starken Klopfens hoch ist, wirksam unterdrückt werden, wodurch ein starkes
Klopfen mit noch größerer Sicherheit
verhindert wird.
-
In
dem Betriebsbereich A, wo eine Kompressionszündung in den nachfolgenden
Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird, wird die Wahrscheinlichkeit
eines Auftretens eines starken Klopfens derart bestimmt, daß, wenn
die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens ansteigt,
der Anteil der Einspritzmenge der späteren Stufe zu der gesamten Menge
an Kraftstoff, welche in die Zylinder eingespritzt wird, erhöht wird.
Durch ein Ändern
der Kraftstoffeinspritzmenge der späteren Stufe gemäß der Wahrscheinlichkeit
eines Auftretens eines starken Klopfens in dem Kompressionszündungsbereich
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C kann das Auftreten eines
starken Klopfens auf der Seite hoher Last der Brennkraftmaschine,
bei welcher die Temperatur in nerhalb der Verbrennungskammer eine
Tendenz aufweist anzusteigen, wirksam verhindert werden, während auch
effektiv das Auftreten von Fehlzündungen auf
der Seite niedriger Last der Brennkraftmaschine verhindert wird,
bei welcher die Temperatur im Inneren der Verbrennungskammer eine
Tendenz aufweist zu fallen.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird,
wenn sich die Brennkraftmaschine in dem Betriebsbereich A2 hoher
Last innerhalb des Betriebsbereichs befindet, in welchem eine Kompressionszündung in
den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird,
bestimmt, daß ein
starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt, und somit kann eine einfache und
entsprechende Bestimmung durchgeführt werden, ob die Temperatur
im Inneren der Verbrennungskammern der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C gemäß der Motorlast
wahrscheinlich ansteigen wird oder nicht. Somit kann eine genaue
Bestimmung auf der Basis der Motorlast durchgeführt werden, ob sich der Motor
in einem Betriebszustand befindet oder nicht, wo ein starkes Klopfen
wahrscheinlich in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C auftritt,
und der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung in die nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C kann in geeigneter Weise gemäß dem Resultat
dieser Bestimmung geregelt bzw. gesteuert werden.
-
Es
soll festgehalten werden, daß Bestimmungsmittel
für ein
Bestimmen der Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs zur Verfügung gestellt
sein können,
und eine Bestimmung, ob ein starkes Klopfen wahrscheinlich in dem
Kompressionszündungsbereich
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auftritt, gemäß dem Bestimmungsresultat
dieser Bestimmungsmittel durchgeführt werden kann. Spezifischer wird
es wahrscheinlicher, daß ein
starkes Klopfen auftritt, wenn die Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs
fällt,
und somit wird, wenn die Bestimmungsmittel bestimmen, daß ein Kraftstoff
mit einer niedrigen Oktanzahl verwendet wird, bestimmt, daß sich der
Motor in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungs-Betriebsbereichs
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C befindet, wo
ein starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt. Die Bestimmungsmittel
fungieren somit als Mittel, um ein wahrscheinliches Auftreten des
starken Klopfens zu bestimmen, wobei sie auch als eine Klopfbestimmungseinheit
in dieser Beschreibung bezeichnet werden. Der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in die nachfolgenden Zylinder 2B, 2C kann dann
entsprechend gemäß dem Resultat
der Bestimmung geregelt bzw. gesteuert werden.
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Darüber hinaus
ist es in dem Fall eines Betriebsbereichs, wo ein starkes Klopfen
innerhalb des Betriebsbereichs A wahrscheinlich auftritt, wo eine Kompressionszündung in
den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durchgeführt wird,
bevorzugt, daß ein Wirbelgenerator
zum Erzeugen bzw. Generieren eines Wirbels zur Verfügung gestellt
wird, so daß eine hohe
Turbulenzintensität
in der letzteren Hälfte
des Kompressionshubs aufrecht erhalten wird. Gemäß diesem Aufbau können in
dem Fall eines Betriebsbereichs, wo ein starkes Klopfen wahrscheinlich
innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
der nachfolgenden Zylinder 2B, 2C auftritt, Reduktionen
in einer Verbrennbarkeit, welche durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts
bewirkt werden, in Übereinstimmung
mit dem Wirbel verbessert bzw. diesen abgeholfen werden, welcher
durch den Wirbelgenerator erzeugt wird. Als ein Ergebnis können die
Effekte einer Verbesserung in einer Verbrennbarkeit, welche durch
ein Aufrechterhalten einer hohen Turbulenzintensität in der
letzteren Hälfte
des Kompressionshubs in Übereinstimmung
mit dem Wirbel und einer Unterdrückung
eines starken Klopfens, welche durch ein Verzögern des Zeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzung
in die nachfolgenden Zylinder zu einem oberen Totpunkt der Kompression
ermöglicht
wird, gleichzeitig erzielt werden.
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Wie
in 10 gezeigt, ist beispielsweise das Spitzenendteil
des Zwischenzylinder-Gaskanals 22, oder mit anderen Worten
der Endabschnitt an der stromabwärtigen
Seite des Zwischenzylinder-Gaskanals 22, welcher mit der
zweiten Einlaßöffnung 11b der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C verbunden ist, angeordnet,
um in einer tangentialen Richtung zu den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C orientiert
zu sein, wenn von oben gesehen. Dann wird in dem Einlaßhub der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C die zweite Auslaßöffnung 12b der
vorangehenden Zylinder 2A, 2D geöffnet, so
daß das
verbrannte Gas von den vorangehenden Zylindern 2A, 2D in
den Zwischenzylinder-Gaskanal 22 eingebracht wird, und
die zweite Einlaßöffnung 11b der
nachfolgenden Zylinder 2B, 2C wird geöffnet, so
daß das
verbrannte Gas in die Verbrennungskammer von dem Zwischenzylinder-Gaskanal 22 in
einer tangentialen Richtung (der Richtung eines Pfeils b in 10)
zu den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C eingebracht
wird. Somit kann ein Wirbel in den Verbrennungskammern der nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C erzeugt werden, und durch ein
Aufrechterhalten der Turbulenzintensität dieses Wirbels auf einem
hohen Niveau in der letzteren Hälfte
des Verbrennungshubs kann die Verbrennbarkeit der nachfolgenden
Zylinder 2B, 2C wirksam verbessert werden.
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Es
soll festgehalten werden, daß der
spezielle Aufbau der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist
und auf ver schiedenen Wegen bzw. Weisen modifiziert werden kann.
Andere Ausführungsformen
werden unten beschrieben. Spezifischer wird in den oben beschriebenen
Ausführungsformen
eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch
eine Kompressionszündung
in dem gesamten Betriebsbereich A durchgeführt, in welchem ein spezieller
Betriebsmodus bzw. Modus eines speziellen Betriebs eingestellt ist.
Jedoch kann in einem Teil des Betriebsbereichs A, in welchem ein spezieller
Betriebsmodus eingestellt bzw. festgelegt ist, beispielsweise in
einem Bereich ultra-niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und
niedriger Last, in welchem die Temperatur und der Druck im Inneren der
Verbrennungskammer nicht leicht auf ein Niveau angehoben werden
können,
bei welchem eine Kompressionszündung
möglich
ist, eine Zündung
in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch die
Zündkerze 7 bei
einem vorbestimmten Zündzeitpunkt
durchgeführt
werden, wodurch eine Verbrennung durch eine erzwungene Zündung ermöglicht wird.
Alternativ kann eine Verbrennung in den nachfolgenden Zylindern 2B, 2C durch
eine erzwungene Zündung
durchgeführt
werden, wenn die Motortemperatur zu niedrig ist.
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Darüber hinaus
werden in der oben beschriebenen Ausführungsform die Ventilstopmechanismen 35 verwendet,
um zwischen einem Einlaß-
und Auslaßfluß bzw. -strom
in einem Zustand einer Zwei-Zylinder-Verbindung oder einer Zylinderunabhängigkeit umzuschalten.
Jedoch kann ein Öffen/Schließ-Ventil an den Einlaß- und Auslaßdurchtritten
und den Zwischenzylinder-Gaskanälen
zur Verfügung
gestellt sein bzw. werden, um diese Durchtritte und Kanäle zu öffnen und
zu schließen,
und dadurch ein Umschalten zwischen einer Zwei-Zylinder-Verbindung und einer Zylinderunabhängigkeit
zu ermöglichen.
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Darüber hinaus
kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
verschieden von einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine angewandt
werden. In einer Sechs-Zylinder-Brennkraftmaschine oder dgl. überlappen
beispielsweise der Auslaßhub
eines Zylinders und der Einlaßhub
eines anderen Zylinders nicht vollständig bzw. perfekt, wobei jedoch
in einem derartigen Fall der Auslaßhub eines Zylinders dem Einlaßhub des
anderen Zylinders vorangehen kann, und zwei Zylinder, welche teilweise überlappende
Einlaßhübe aufweisen,
können
als die Paare von vorangehenden und nachfolgenden Zylindern festgelegt
werden.
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Gemäß dem Controller
bzw. Regler bzw. der Regel- bzw. Steuervorrichtung der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, wird, wenn ein spezieller
Betriebsmodus festgelegt ist, eine Verbrennung bei einem mageren
Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
dem vorangehenden Zylinder eines Paars von Zylindern durchgeführt, welche
einen überlappenden Auslaßhub und
Einlaßhub
aufweisen, während
in dem nachfolgenden Zylinder verbranntes Gas mit einem mageren
Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
welches von dem vorangehenden Zylinder zugeführt wird, mit Kraftstoff versorgt
wird, so daß eine
Verbrennung durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird. Somit
wird in dem nachfolgenden Zylinder eine thermische Effizienz als
ein Ergebnis der mageren Verbrennung verbessert und ein Pumpverlust
wird verringert, und in dem nachfolgenden Zylinder wird eine Verbrennungseffizienz
als ein Resultat der Kompressionszündung verbessert und ein Pumpverlust
wird verringert, wodurch eine Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
ermöglicht
wird. Darüber
hinaus ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während einer Verbrennung in
dem nachfolgenden Zylinder im wesentlichen gleich dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
und somit kann Abgas in dem Abgasdurchtritt ausreichend durch einen
Dreiweg-Katalysator allein gereinigt werden, was eine Bereitstellung
eines Mager-NOx-Katalysators unnotwendig macht.
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Insbesondere
wird in der vorliegenden Erfindung, wenn sich der Motor in einem
Betriebszustand befindet, in welchem ein starkes Klopfen leicht
innerhalb des Betriebsbereichs auftreten kann, wo ein spezieller
Betriebsmodus eingestellt ist, der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder relativ zu dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
in einem Betriebszustand verzögert,
wo es unwahrscheinlich ist, daß ein
starkes Klopfen auftritt. Somit wird eine Aktivierung des Luft-Kraftstoff-Gemischs
unterdrückt,
wobei dies eine effektive Verhinderung eines starken Klopfens ermöglicht,
welches bewirkt wird, wenn die Entzündbarkeit der Mischung zu gut
ist. In dem Fall eines Betriebszustands, in welchem es unwahrscheinlich
ist, daß ein
starkes Klopfen innerhalb des oben erwähnten Betriebsbereichs auftritt,
wird der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung in den nachfolgenden
Zylinder auf einen relativ frühen
Zeitpunkt eingestellt, wodurch eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung
ermutigt bzw. begünstigt wird,
so daß Fehlzündungen
in dem nachfolgenden Zylinder wirksam verhindert werden können und
eine Verbrennung durch eine Kompressionszündung sichergestellt werden
kann. Als ein Ergebnis wird eine Verbesserung in der thermischen
Effizienz der Brennkraftmaschine erhalten, und die Motorleistung kann
ausreichend sichergestellt werden.
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Zusammenfassend
bezieht sich eine Erfindung gemäß der vorliegenden
Erfindung auf eine Regel- bzw. Steuervorrichtung bzw. einen Controller bzw.
Regler für
eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine für
eine mehrzylindrige fremdgezündete Brennkraftmaschine
bzw. Mehrzylinder-Funkenzündungstypmaschine,
welche derart eingestellt ist, daß der Verbrennungszyklus jedes
Zylinders eine vorbestimmte Phasendifferenz aufweist, umfassend:
eine Betriebsmodus-Regel- bzw.
-Steuereinrichtung zum Durchführen
einer Regelung bzw. Steuerung derart, daß ein Regel- bzw. Steuermodus
für einen
Motoreinlaß,
-auslaß und
eine Verbrennung in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine
als ein spezieller Betriebsmodus eingestellt ist, und in dem speziellen Betriebsmodus
eine Verbindung von zwei Zylindern bzw. Zwei-Zylinder-Verbindung aufrecht erhalten
ist, in welcher verbranntes Gas, welches in dem Auslaßhub eines
vorangehenden Zylinders eines Paars von Zylindern ausgebracht ist
bzw. wird, welche einen überlappenden
Auslaßhub
und Einlaßhub
aufweisen, wie es ist in einen nachfolgenden Zylinder während des
Einlaßhubs
davon durch einen Zwischenzylinder-Gaskanal eingebracht ist bzw.
wird, und Auslaß- bzw.
Auspuffgas, welches von dem nachfolgenden Zylinder ausgebracht ist,
in einen Auslaßdurchtritt eingebracht
ist, während
eine Verbrennung in dem vorangehenden Zylinder bei einem magereren Luft-Kraftstoff-Verhältnis als
dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt ist
bzw. wird, und eine Verbrennung in dem folgenden Zylinder durch
ein Zuführen
von Kraftstoff zu dem bei magererem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbranntem Gas durchgeführt ist,
welches in den nachfolgenden Zylinder von dem vorangehenden Zylinder
eingebracht ist; eine Verbrennungsbedingungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung zum Durchführen einer
Regelung bzw. Steuerung derart, daß in dem als den spe ziellen Betriebsmodus
eingestellten Betriebsbereich eine Verbrennung in dem nachfolgenden
Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt ist
bzw. wird; und eine Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung,
welche in einem Betriebszustand bzw. in einer Betriebsbedingung
in einem Bereich niedriger Last innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in
den nachfolgenden Zylinder in einem Einlaßhub einstellt, und welche
in einem Betriebszustand in einem Bereich hoher Last innerhalb des
Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in
den nachfolgenden Zylinder verzögert,
um in einer letzteren Hälfte
des Kompressionshubs zu sein.
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Gemäß der oben
erwähnten
Form der vorliegenden Erfindung werden, wenn der spezielle Betriebsmodus
in einem teilweisen Betriebsbereich des Motors bzw. der Brennkraftmaschine
eingestellt bzw. festgelegt ist, und eine Verbrennung in dem nachfolgenden
Zylinder durch eine Kompressionszündung durchgeführt wird,
die Effekte einer Verbesserung in einer thermischen Effizienz aufgrund
einer mageren Verbrennung und einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit
aufgrund einer Reduktion in einem Pumpverlust in dem vorangehenden
Zylinder erhalten, und die Effekte einer Verbesserung in einer Kraftstoffeffizienz
bzw. -wirtschaftlichkeit aufgrund einer Kompressionszündung und
einer Verbesserung in einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund
einer Reduktion in einem Pumpverlust werden in dem nachfolgenden
Zylinder erhalten. Wenn bestätigt
ist bzw. wird, daß sich
die Brennkraftmaschine in einer Betriebsbedingung bzw. einem Betriebszustand
befindet, wo es wahrscheinlich ist, daß ein starkes Klopfen innerhalb des
Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders auftritt, wird der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder relativ verzögert, und somit wird eine Aktivierung
der Luft-Kraftstoff-Mischung
unterdrückt,
wobei effektiv das Auftreten eines starken Klopfen verhindert wird,
welches bewirkt wird, wenn die Entzündbarkeit der Mischung zu gut
ist. Wenn bestätigt
wird, daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet, wo es
unwahrscheinlich ist, daß ein starkes
Klopfen innerhalb des Kompressionszündungsbereichs des nachfolgenden
Zylinders auftritt, wird der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder relativ vorgestellt, wodurch eine
Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung
unterstützt
bzw. ermutigt wird. Als ein Ergebnis können Fehlzündungen in dem nachfolgenden
Zylinder wirksam verhindert werden, eine Verbesserung in einer thermischen
Effizienz aufgrund einer Kompressionszündung wird erhalten bzw. erzielt
und die Motorleistung kann ausreichend sichergestellt werden.
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In
der oben erwähnten
Form der Erfindung kann, wenn eine Betriebsbedingung vorhanden ist,
in welcher ein starkes Klopfen wahrscheinlich innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders auftritt, der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in den nachfolgenden Zylinder auf die spätere Hälfte des Kompressionshubs eingestellt werden.
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Gemäß diesem
Aufbau wird, wenn bestätigt wird,
daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, wo ein starkes Klopfen, welches
durch hohe Temperaturen innerhalb der Verbrennungskammer des nachfolgen den
Zylinders usw. bewirkt wird, wahrscheinlich auftritt, der Zeitpunkt
einer Kraftstoffeinspritzung in den nachfolgenden Zylinder relativ
zu der späteren
Hälfte
des Kompressionshubs verzögert,
wodurch entsprechend bzw. geeignet eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung
unterdrückt wird,
so daß das
Auftreten eines starken Klopfens effektiv verhindert wird.
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Zusätzlich wird
in der oben erwähnten
Form der Erfindung, wenn ein Betriebszustand vorliegt, in welchem
ein starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt, Kraftstoff in den nachfolgenden
Zylinder in Anteilen eingespritzt, und der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung
in der späteren
Stufe dieser unterteilten bzw. portionierten Einspritzung kann vorzugsweise auf
die spätere
Hälfte
des Kompressionshubs eingestellt bzw. festgelegt werden.
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Gemäß diesem
Aufbau wird, wenn bestätigt wird,
daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, wo ein starkes Klopfen, welches
durch hohe Temperaturen innerhalb der Verbrennungskammer des nachfolgenden
Zylinders usw. bewirkt wird, wahrscheinlich auftritt, Kraftstoff
in den nachfolgenden Zylinder in Anteilen eingespritzt, und der
Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung in der späteren Stufe dieser unterteilten
Einspritzung wird auf die spätere
Hälfte
des Kompressionshubs eingestellt bzw. festgelegt. Somit wird eine
Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung
entsprechend bzw. geeignet unterdrückt, so daß ein starkes Klopfen und Fehlzündungen
wirksam gleichzeitig verhindert werden.
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Darüber hinaus
wird in dem Kompressionszündungsbereich
des nachfolgenden Zylinders die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens
eines starken Klopfens bestimmt, und der Einspritzzeitpunkt der späteren Stufe
während
der unterteilten Kraftstoffeinspritzung kann weiter zu dem oberen
Totpunkt der Kompression verzögert
werden, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken
Klopfens ansteigt.
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Gemäß diesem
Aufbau wird der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs der späteren Stufe,
welcher in Anteilen in den nachfolgenden Zylinder eingespritzt wird,
in Übereinstimmung
mit der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens
geregelt bzw. gesteuert, welches in Beziehung zu der Temperatur
im Inneren der Verbrennungskammer des nachfolgenden Zylinders und
dgl. bestimmt wird. Durch ein Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts der
späteren
Stufe weiter in Richtung zum oberen Totpunkt einer Kompression,
wenn bzw. wie die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens
ansteigt, wird eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung in Bereichen bzw.
Regionen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eines starken Klopfens
unterdrückt,
und somit wird das Auftreten eines starken Klopfens wirksam verhindert.
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Darüber hinaus
wird in einem Betriebszustand bzw. einer Betriebsbedingung, in welchem(r) ein
starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt, Kraftstoff in den nachfolgenden
Zylinder in Anteilen eingespritzt, und die Menge an Kraftstoff,
welche in der späteren
Stufe der unterteilten Einspritzung eingespritzt wird, kann auf
einen größeren Wert
als die Menge des Kraftstoffs eingestellt bzw. festgelegt werden,
welche in einer ersten Stufe eingespritzt wird.
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Gemäß diesem
Aufbau wird, wenn bestätigt wird,
daß sich
der Motor in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, wo ein starkes Klopfen, welches
durch hohe Temperaturen in der Verbrennungskammer des nachfolgenden
Zylinders usw. bewirkt wird, wahrscheinlich auftritt, Kraftstoff
in den nachfolgenden Zylinder in Anteilen eingespritzt, und die
Menge an Kraftstoff, welche in der späteren Stufe der unterteilten
Einspritzung eingespritzt wird, wird auf einen größeren Wert
als die Einspritzmenge in der ersten Stufe eingestellt. Als ein
Ergebnis wird eine Aktivierung der Luft-Kraftstoff-Mischung geeignet bzw. entsprechend
unterdrückt,
so daß ein
starkes Klopfen und Fehlzündungen
wirksam gleichzeitig verhindert werden können.
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Darüber hinaus
wird in dem Kompressionszündungsbereich
des nachfolgenden Zylinders die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens
eines starken Klopfens bestimmt und der Anteil der Einspritzmenge der
späteren
Stufe zu einer gesamten Einspritzmenge an Kraftstoff, welche in
den nachfolgenden Zylinder eingespritzt wird, kann erhöht werden,
wenn die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens
ansteigt.
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Gemäß dieser
Ausbildung bzw. diesem Aufbau wird die Menge an Kraftstoff, welche
in den nachfolgenden Zylinder eingespritzt wird, in Übereinstimmung
mit der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines starken Klopfens
geregelt bzw. gesteuert, welche in Beziehung mit der Temperatur
im Inneren der Verbrennungskammer des nachfolgenden Zylinders und dgl.
bestimmt wird, so daß der
Anteil der Einspritzmenge der späteren
Stufe des Kraftstoffs, welcher in den nachfolgenden Zylinder in
Anteilen eingespritzt wird, fest gelegt bzw. eingestellt wird, um
anzusteigen, wenn bzw. da die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens
eines starken Klopfens ansteigt. Derart wird eine Aktivierung der
Luft-Kraftstoff-Mischung
weiter unterdrückt
und ein starkes Klopfen kann effizient bzw. wirksam verhindert werden.
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Darüber hinaus
wird, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebsbereich
auf der Seite hoher Last innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, bestimmt, daß ein starkes
Klopfen wahrscheinlich auftritt.
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Gemäß dieser
Ausbildung bzw. diesem Aufbau hat, wenn sich die Brennkraftmaschine
in einem Betriebsbereich auf einer Seite hoher Last innerhalb des
Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, die Temperatur im Inneren
der Verbrennungskammer des nachfolgenden Zylinders eine Tendenz
anzusteigen, und somit wird in Übereinstimmung
mit dieser Tatsache eine genaue Bestimmung durchgeführt, ob
sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet oder
nicht, wo ein starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt. Der Zeitpunkt
einer Kraftstoffeinspritzung in den nachfolgenden Zylinder wird
dann entsprechend gemäß dem Resultat
dieser Bestimmung geregelt bzw. gesteuert.
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Zusätzlich wird,
wenn ein Kraftstoff niedriger Oktanzahl verwendet wird, bestimmt,
daß ein
starkes Klopfen wahrscheinlich in dem Kompressionszündungsbereich
des nachfolgenden Zylinders auftritt.
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Gemäß diesem
Aufbau wird in dem Kompressionszündungsbereich
des nachfolgenden Zylinders eine genaue Bestimmung, ob sich die
Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet oder nicht,
wo ein starkes Klopfen wahrscheinlich auftritt, in Übereinstimmung
mit der Oktanzahl des in Verwendung befindlichen Kraftstoffs durchgeführt, und
der Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung in den nachfolgenden
Zylinder wird geeignet gemäß dem Resultat
dieser Bestimmung geregelt bzw. gesteuert.
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Zusätzlich kann
der Regler bzw. die Steuer- bzw. Regeleinrichtung der oben erwähnten fremdgezündeten Brennkraftmaschine
einen Wirbelgenerator zum Erzeugen bzw. Generieren eines Wirbels
umfassen, so daß,
wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet,
in welchem ein starkes Klopfen wahrscheinlich innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders auftritt, eine hohe Turbulenzintensität in der
letzteren Hälfte
des Kompressionshubs aufrecht erhalten wird.
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Gemäß der obigen
Konfiguration wird, wenn bestätigt
wird, daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, wo ein starkes Klopfen, welches
durch hohe Temperaturen in der Verbrennungskammer des nachfolgenden
Zylinders und dgl. bewirkt ist, wahrscheinlich auftritt, eine Verbesserung
in einer Verbrennbarkeit erhalten, indem eine hohe Turbulenzintensität in der
letzteren Hälfte
des Kompressionshubs mittels des durch den Wirbelgenerator generierten
Wirbels aufrecht erhalten wird, und zur selben Zeit wird die Unterdrückung eines
starken Klopfens durch ein Verzögern
des Zeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzung in den nachfolgenden
Zylinder zu dem oberen Totpunkt einer Kompression erzielt.
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In
der obigen Konfiguration ist ein Endteil des Zwischenzylinder-Gaskanals
in einer tangentialen Richtung zu dem nachfolgenden Zylinder orientiert bzw.
gerichtet, wenn von oben gesehen, und verbranntes Gas kann von dem
Zwischenzylinder-Gaskanal in den nachfolgenden Zylinder in dem Einlaßhub des
nachfolgenden Zylinders eingebracht werden, so daß ein Wirbel
im Inneren der Verbrennungskammer erzeugt bzw. generiert wird.
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Gemäß der obigen
Konfiguration wird, wenn bestätigt
ist bzw. wird, daß sich
die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand innerhalb des Kompressionszündungsbereichs
des nachfolgenden Zylinders befindet, wo ein starkes Klopfen, welches durch
hohe Temperaturen in der Verbrennungskammer des nachfolgenden Zylinders
und dgl. bewirkt ist, wahrscheinlich auftritt, der Zwischenzylinder-Gaskanal
leitend in dem Einlaßhub
des nachfolgenden Zylinders, so daß verbranntes Gas, welches
von dem vorangehenden Zylinder ausgebracht wird, in den nachfolgenden
Zylinder eingebracht wird. Als ein Ergebnis wird ein Wirbel ausgebildet,
um eine hohe Turbulenzintensität
in der letzteren Hälfte
des Kompressionshubs aufrecht zu erhalten, und eine Verbrennbarkeit
in dem nachfolgenden Zylinder wird in einem günstigen Zustand aufrecht erhalten.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vollständig
anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen
Zeichnungen beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen Fachleuten ersichtlich sein werden. Daher sollten,
außer
derartige Änderungen und
Modifikationen weichen andernfalls von dem Umfang der vorliegenden
Erfindung ab, die hierin nachfolgend definiert ist, sie als darin
enthalten betrachtet bzw. aufgefaßt werden.