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    Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil (43) zum Einspritzen von Kraftstoff durch eine Kraftstoffeinspritzöffnung (69a) in eine Verbrennungskammer (2) versehen, mit einem Lufteinblasventil (44) zum Einblasen von Luft durch eine Lufteinblasöffnung (69b) in die Verbrennungskammer (2), mit verschiedenen Sensoren (21-25) zur Erfassung eines Betriebszustandes eines Verbrennungsmotors (1) und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) (30) zur individuellen Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils (3) und des Lufteinblasventils. Die Ausrichtungen der Lufteinblasöffnung (69b) und der Kraftstoffeinspritzöffnung (69a) werden so bestimmt, daß ein Luftstrahl mit einem Kraftstoffsprühstoß kollidiert. Die ECU (30) steuert das Kraftstoffeinspritzventil (43) auf der Basis des durch die Sensoren (21-25) erfaßten Betriebszustandes, um eine Sprühstoßgeschwindigkeit, einen Sprühstoßpartikeldurchmesser, einen Sprühwinkel etc. des durch die Kraftstoffeinspritzöffnung einzuspritzenden Kraftstoffes zu steuern. Die ECU (30) steuert ferner eine zeitliche Steuerung der Lufteinblasung und/oder eine Lufteinblasdauer für die Lufteinblasung, die durch das Lufteinblasventil durchgeführt werden soll.
    公开号:DE102004029424A1
    申请号:DE200410029424
    申请日:2004-06-18
    公开日:2005-01-27
    发明作者:Masaya Obu Hayakawa；Kazuhiro Obu Yoneshige
    申请人:Aisan Industry Co Ltd；
    IPC主号:F02D41-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungfür einen Verbrennungsmotorder Direkteinspritzbauart, der dazu angepaßt ist, Kraftstoff direkt ineine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors einzuspritzen.Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, dieso aufgebaut ist, daß einKraftstoffsprühstoß entsprechendeinem Betriebszustand des Verbrennungsmotors geliefert wird.
    [0002] HinsichtlichVerbrennungsmotoren der Direkteinspritzbauart sind bislang Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungen,die dazu angepaßtsind, Kraftstoff in Form eines Sprühstoßes in geeigneter Weise für einenMotorbetriebszustand zu liefern, beispielsweise in der japanischenungeprüftenPatentveröffentlichungNr. 2000-97030 (Seiten 4 bis 6 und 3),der japanischen ungeprüftenPatentveröffentlichungNr. HEI 10-318096 (Seite 9 und 7) undder japanischen ungeprüftenPatentveröffentlichungNr. 2002-161790 (Seiten 2 bis 5 und 1 bis 6) offenbart.
    [0003] Dasobige Dokument mit der Endnummer '030 offenbart einen Verbrennungsmotorder Zylindereinspritzbauart (Direkteinspritzung) und ein Kraftstoffeinspritzventilfür dieZylindereinspritzung. In diesem Dokument wird ferner beschrieben,daß derVerbrennungsmotor, der so aufgebaut ist, daß er einen Betriebsmodus zwischeneinem Vormischverbrennungsmodus und einem Schichtladungsverbrennungsmodusumzuschalten, dazu angepaßtist, die Kraftstoffsprühstoßeigenschaftenin Abhängigkeit vondem ausgewähltenBetriebsmodus zu verändern.Genauer gesagt ist er so aufgebaut, daß ein Kraftstoffsprühstoß von demKraftstoffeinspritzventil ein Sprühmuster annimmt, das eine imwesentlichen achsensymmetrische Gestalt in Bezug zu einer Düsenbohrungsachsefür einenersten vorbestimmten Abstand von dem Düsenloch, und ein anderes Sprühmuster,das im wesentlichen punktsymmetrische oder eine liniensymmetrischeGestalt hat, bei der sich eine Schnittform, die die Düsenbohrungsachsesenkrecht schneidet, in eine die Düsenbohrungsachse senkrechtschneidende Richtung verteilt, füreinen zweiten vorbestimmten Abstand oder viel länger als dem ersten vorbestimmtenAbstand, besitzt.
    [0004] DasDokument mit der Endnummer '096offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, das in der Lage ist, einensogenannten Verbundsprühstoß (Vollstrahl, bzw.solid spray) einzuspritzen, der einen Kraftstoffsprühstoß für eine guteVerbrennbarkeit und einen Kraftstoffsprühstoß für eine gute Zündfähigkeitbeinhaltet, und ferner einen Verbrennungsmotor, der das Kraftstoffeinspritzventilverwendet. Genauer gesagt beschreibt es ein Kraftstoffeinspritzventil,das mit einem Düsenkörper versehenist, der eine Einspritzbohrung, einen Ventilkörper und eine Antriebsvorrichtungzum Antreiben des Ventilkörpersin seine Axialrichtung besitzt, um einen Sprühstoß als Vollstrahl mit einemkurzen Sprühstoßweg undeinem vergrößerten Sprühwinkelzu erzeugen, indem eine Trägheitskraftverringert wird, und einen Sprühstoß mit einemverringerten Sprühwinkel,in dem die Trägheitskrafterhöhtwird. Dieses Kraftstoffeinspritzventil ist so aufgebaut, daß zwei eineDrehkraft bereitstellende Vorrichtungen, zur Weitergabe einer Drehkraft anden Kraftstoff, stromaufwärtsvon der Einspritzbohrung axial angeordnet sind, und die erste eine Drehkraftbereitstellende Vorrichtung und die zweite eine Drehkraft bereitstellendeVorrichtung der zwei eine Drehkraft bereitstellenden Vorrichtungeneinen unterschiedlichen Aufbau besitzen.
    [0005] DasDokument mit der Endnummer '790offenbart eine Verbrennungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor derDirekteinspritz-/Fremdzündbauart.Diese Vorrichtung ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum direktenEinspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer, und mit einer Zündkerzeversehen. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß sie wahlweise einen Schichtladungsverbrennungsvorgang,bei dem ein Sprühstoß nahe der Zündkerzekonzentriert ist, und einen gleichmäßigen Betrieb, bei dem derSprühstoß gleichmäßig durch dieVerbrennungskammer hindurch verteilt wird, durchführt. DiesesDokument beschreibt ferner eine separate Einspritzsteuervorrichtung,die Kraftstoffeinspritzungen mehrmals pro Zyklus während dem gleichmäßigen Betriebausführt.Diese separate Einspritzsteuervorrichtung variiert ein Zeitintervallzwischen den Einspritzungen und eine Einspritzmengenrate in Abhängigkeitvon einer Drehzahl des Verbrennungsmotors und einer auf den Motoraufgebrachten Last.
    [0006] Imallgemeinen besitzen ein Kraftstoffsprühstoßmuster (ein Kraftstoffsprühstoß, der ein Luft-Kraftstoff-Gemischnahe an der Zündkerzesammelt), das fürdie Schichtladungsverbrennung erforderlich ist, und ein Kraftstoffsprühstoßmuster(ein fein verteilter Kraftstoffsprühstoß, mit dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammerverteilt wird), die fürdie gleichmäßige Verbrennungerforderlich sind, unterschiedliche Eigenschaften. Die in den obigenDokumenten mit den Endnummern '030und '096 offenbartenVorrichtungen konnten jedoch lediglich ein Kraftstoffsprühstoßmusterrealisieren, das dem Kraftstoffsprühstoßmuster für die Schichtladungsverbrennung ähnelt. Genauergesagt ist es unmöglich,die gleichmäßige Verbrennungwirksam zu erzielen und eines der zwei oder mehrerer Verbrennungsmusterauszuwählen,so daß dieMotorleistungen nicht verbessert werden konnten.
    [0007] Inder in dem Dokument mit der Endnummer '790 offenbarten Vorrichtung werden Kraftstoffeinspritzungenmehrmals durchgeführt,was zu einer Vielzahl an kurzzeitigen Ansprechzeiten des Einspritzventilsführt,währenddenen sich eine Kraftstoffzerstäubungverschlechtern würde.Dies führtzu einer Zunahme des Durchmessers der Kraftstoffsprühstoßpartikel,was den Luftwiderstand des Kraftstoffsprühstoßes vermindert und somit eineKraftstoffsprühstoßweite (Distanz)erhöht.Des weiteren besitzt der Kraftstoffsprühstoßweg einen großen Einfluß hauptsächlich aufeine Einspritzmenge (Einspritzrate) pro Zeiteinheit. Demgemäß konntediese Vorrichtung den Kraftstoffsprühstoßweg, der oben erwähnt wurde,nicht einfach verkürzen,sogar wenn die Kraftstoffeinspritzungen zahlenmeßig durchgeführt wurden.Bei der gleichmäßigen Verbrennung, wenneine Motordrehzahl niedrig ist, beispielsweise während des Motorleerlaufs, können dieZeitintervalle füreine Vielzahl an Einspritzungen vorgesehen werden. Wenn jedoch dieMotordrehzahl beim Vollastbetrieb hoch ist, besteht nicht ausreichendZeit für mehrereEinspritzungen. Die Vorrichtung in dem Dokument mit der Endnummer '790 mußte einegroße Kraftstoffmengeein spritzen und konnte deshalb keinen Kraftstoffsprühstoß bereitstellen,der fürdie oben erwähntegleichmäßige Verbrennungdurch mehrfache Einspritzungen angemessen wäre.
    [0008] Dievorliegende Erfindung wurde in Anbetracht oben erwähnter Umstände vorgenommenund es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungfür Verbrennungsmotorenbereitzustellen, die ein Verbrennungsmuster in Abhängigkeitvon einem Betriebszustand ändert,wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung in der Lage ist,die Motoreigenschaften wie die Sparsamkeit, die Abgasemission unddie Motorleistung zu verbessern, indem ein Kraftstoffsprühstoß geliefertwird, der füreinen Betriebszustand des Verbrennungsmotors geeignet ist.
    [0009] ZusätzlicheAufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachfolgendenBeschreibung ausgeführtund sind teilweise anhand der Beschreibung offensichtlich oder können durchUmsetzung der Erfindung in die Praxis in Erfahrung gebracht werden.Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können durch Maßnahmenund Kombinationen, die in den angefügten Ansprüchen ausgeführt sind, verwirklicht underzielt werden.
    [0010] Umden Zweck der Erfindung zu erfüllen,ist eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung vorgesehen, die ineinem Verbrennungsmotor der Direkteinspritzbauart verwendet wird,wobei Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritztwird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung dazu angepaßt ist,wahlweise umzuschalten zwischen einem Schichtladungsverbrennungsmodus,der einen Kraftstoffsprühstoß nahe einerZündkerze,die in der Verbrennungskammer vorgesehen ist, zu sammeln, und einemgleichmäßigen Verbrennungsmodusoder einer gleichmäßigen Kraftstoffsprühverteilungdurch die Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch folgende Bauteile:wenigstens eine Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtungzur Änderung einerGeschwindigkeit des Kraftstoffsprühstoßes, eine Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungzur Änderungeines Partikeldurchmessers des Kraftstoffsprühstoßes und eine Sprühwinkeländerungsvorrichtungzur Änderungeines Winkels des Kraftstoffsprühstoßes.
    [0011] Vorzugsweiseweist die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung des weiteren folgendesauf: eine Betriebszustandserfassungsvorrichtung zur Erfassung einesBetriebszustandes des Verbrennungsmotors; eine Steuervorrichtungzur Steuerung von wenigstens einer Vorrichtung aus der Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, derSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund der Sprühwinkeländerungsvorrichtung, umdie Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,den Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserund den Kraftstoffsprühwinkelauf der Basis des von der BetriebszustandserfassungsvorrichtungerfaßtenBetriebszustandes zu steuern.
    [0012] Vorzugsweisesteuert die Steuervorrichtung die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtungim gleichmäßigen Verbrennungsmodusso, daß dieKraftstoffsprühstoßgeschwindigkeitim mittleren Bereich liegt, der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesser relativklein ist und der Kraftstoffsprühwinkel immittleren Bereich liegt. Der Verbrennungsmotor enthält vorzugsweiseeinen Zylinder und einen Kolben, die die Verbrennungskammer bilden,die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist des weiteren eineVorrichtung zur Änderungeiner zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung auf, und dieSteuervorrichtung steuert die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,die Sprühwinkeländerungsvorrichtungund die Änderungsvorrichtungder zeitlichen Steuerung der Einspritzung beim gleichmäßigen Verbrennungsmodusso, daß dieKraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserund der Kraftstoffsprühwinkelim Zusammenhang mit der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzungin einem solchen Ausmaß gesteuertwerden, daß derKraftstoffsprühstoß relativ schwachmit einer Deckplatte des Kolbens und einer Innenwand des Zylinderskollidiert.
    [0013] DieSteuervorrichtung steuert vorzugsweise die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeländerungsvorrichtung unddie Sprühwinkeländerungsvorrichtungim Schichtladungsverbrennungsmodus so, daß die Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeitrelativ hoch ist, der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesser relativ kleinund der Kraftstoffsprühwinkelrelativ groß ist.
    [0014] DerVerbrennungsmotor enthältvorzugsweise einen. Zylinder und einen Kolben, die die Verbrennungskammerbilden, die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist des weitereneine Vorrichtung zur Änderungeiner zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung auf und dieSteuerungsvorrichtung steuert die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,die Sprühwinkeländerungsvorrichtung unddie Änderungsvorrichturgder zeitlichen Steuerung der Einspritzung in dem Schichtladungsverbrennungsmodus,um die Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,den Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesser undden Kraftstoffsprühwinkelin Verbindung mit der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzungin einem solchen Ausmaß zusteuern, daß derKraftstoffsprühstoß relativstark mit einer oberen Deckschicht des Kolbens und einer Innenwanddes Zylinders kollidiert.
    [0015] DieSprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtungwerden durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Heizbauartgebildet, und enthalten: ein Kraftstoffeinspritzventil, das eineKraftstoffeinspritzöffnungbesitzt, die sich in die Verbrennungskammer öffnet und einen unter Druckstehenden Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung indie Verbrennungskammer einspritzt; und eine Kraftstoffheizvorrichtungzum Erwärmendes einzuspritzenden Kraftstoffs.
    [0016] Vorzugsweisewerden die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, dieSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtung durcheine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der variablen Kraftstoffdruckbauartgebildet und enthalten: ein Kraftstoffeinspritzventil, das eineKraftstoffeinspritzöffnungbesitzt, die sich in die Verbrennungskammer öffnet und einen unter Druckstehenden Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung indie Verbrennungskammer einspritzt; und eine Kraftstoffdruckänderungsvorrichtungzur Änderungeines Drucks des Kraftstoffs, der an das Kraftstoffeinspritzventilgeliefert wird.
    [0017] 1 ist eine schematischeKonstruktionszeichnung, die ein Direkteinspritzsystem für einen Verbrennungsmotorgemäß einemersten Ausführungsbeispielzeigt.
    [0018] 2 ist eine Schnittansicht,die einen Zustand zeigt, bei dem eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungin dem Motor eingebaut ist.
    [0019] 3 ist eine konzeptionelleKonstruktionszeichnung, die eine elektrische Verschaltung, etc.für einKraftstoffeinspritzventil und ein Lufteinblasventil zeigt.
    [0020] 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht,die einen Endabschnitt eines Montagebauteils zeigt.
    [0021] 5 ist eine Draufsicht, dieeine Öffnungsplattezeigt.
    [0022] 6 ist eine Schnittansichtentlang einer Linie A-A aus 5.
    [0023] Die 7A bis 7C sind konzeptionelle Darstellungen,die jeweils einen Kraftstoffsprühstoß und einenLuftstrahl zeigen.
    [0024] 8 ist eine konzeptionelleDarstellung, die eine Kollision zwischen einem Kraftstoffsprühstoß und Luftstrahlenan einem Kollisionspunkt zeigt.
    [0025] 9 ist eine konzeptionelleDarstellung, die einen Luftstrahl zeigt.
    [0026] Die 10A bis 10C sind konzeptionelle Darstellungen,die jeweils einen Unterschied zwischen einer Sprühstoßstärke und einer Strahlstärke an einemKollisionspunkt zeigen.
    [0027] 11 ist eine konzeptionelleDarstellung, die einen Zustand bei der Kollision der Luftstrahlen miteinem Kraftstoffsprühstoß zeigt.
    [0028] 12 ist ein Ablaufdiagramm,das eine Kraftstoffeinspritzsteuerroutine zeigt.
    [0029] 13 ist eine Tabelle, dieein Verhältnis zwischenMotorbetriebszuständenund Verbrennungsmustern und anderes zeigt.
    [0030] Die 14A und 14B sind zeitliche Ablaufdiagramme, dieeine zeitliche Steuerung des Öffnens/Schließens einesKraftstoffeinspritzventils und eines Lufteinblasventils zeigen.
    [0031] 15A und 15B sind Zeitablaufdiagramme, die einezeitliche Steuerung des Öffnens/Schließens desKraftstoffeinspritzventils und des Lufteinblasventils zeigen.
    [0032] 16A und 16B sind Zeitablaufdiagramme, die einezeitliche Steuerung des Öffnens/Schließens desKraftstoffeinspritzventils und des Lufteinblasventils zeigen.
    [0033] 17 ist eine Darstellung,die Sprüheigenschaftenin der Aufwärmverbrennungzeigt.
    [0034] 18 ist eine Abbildung, dieSprüheigenschaftenbei der Schichtladungsverbrennung zeigt.
    [0035] 19 ist eine Darstellung,die Sprüheigenschaftenbei der gleichmäßigen Verbrennungzeigt.
    [0036] Die 20A bis 20C sind erläuternde Darstellungen, dieunterschiedliche Durchdringungsabstände des Kraftstoffsprühstoßes zeigen.
    [0037] 21 ist ein Diagramm, dasein Verhältnis zwischeneiner Zeit, die nach einem Einspritzbeginn verstrichen ist, undeine Sprühstoßdurchdringungsdistanzzeigt.
    [0038] 22 ist ein Diagramm, dasein Verhältnis zwischeneiner Zeit, die nach einem Einspritzbeginn verstrichen ist, undeiner Sprühstoßdurchdringungsdistanzzeigt.
    [0039] 23 ist ein Diagramm, dasein Verhältnis zwischeneiner Zeit, die nach dem Einspritzbeginn verstrichen ist, und einerSprühdurchdringungsdistanzzeigt.
    [0040] 24 ist ein Diagramm, dasein Verhältnis zwischeneiner Zeit, die nach dem Einspritzbeginn verstrichen ist, und einerSprühdurchdringungsdistanzzeigt.
    [0041] 25 ist eine konzeptionelleKonstruktionszeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung derHeizbauart und anderes in einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
    [0042] 26 ist ein Ablaufdiagramm,das eine Kraftstoffeinspritzsteuerroutine zeigt.
    [0043] 27 ist eine Tabelle, dieein Verhältnis zwischenMotorbetriebszuständenund Verbrennungsmustern zeigt.
    [0044] 28 ist eine konzeptionelleKonstruktionszeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mitvariablem Kraftstoffdruck und anderes in einem dritten Ausführungsbeispielzeigt.
    [0045] 29 ist ein Ablaufdiagramm,das eine Kraftstoffeinspritzsteuerroutine zeigt.
    [0046] 30 ist eine Tabelle, dieein Verhältnis zwischenMotorbetriebszuständenund Verbrennungsmustern zeigt.
    [0047] EineKraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahmeauf die beigefügtenZeichnungen beschrieben.
    [0048] 1 ist eine schematischeKonstruktionszeichnung eines Direkteinspritzsystems für einen Verbrennungsmotor(im nachfolgenden wird darauf als "Direkteinspritzmotorsystem" Bezug genommen), daseine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor,die die vorliegende Erfindung verkörpert, enthält. Ein Motorsystem der Direkteinspritzbauart,das in ein Fahrzeug eingebaut ist, enthält einen Mehrzylinderkolbenmotor 1 einerbekannten Bauart. Eine Direkteinspritzkraftstoffeinspritzvorrichtung(im nachfolgenden einfach als "Kraftstoffeinspritzvorrichtung" bezeichnet) 3 istin jeder der Verbrennungskammern 2, die jeweils in den Zylinderndes Motors 1 ausgebildet sind, eingebaut. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 istso aufgebaut, daß sieKraftstoff und Luft direkt in die dazugehörige Verbrennungskammer 2 einspritztbzw. einbläst.In dem Motor 1 wird ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der Luft, diedurch einen Ansaugkanal 4 eingeführt wird, und dem Kraftstoffund der Luft, die von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 eingespritzt werden,zur Explosion gebracht und in der Verbrennungskammer 2 injedem Zy linder verbrannt und das Abgas wird nach der Verbrennungdurch einen Abgaskanal 5 ausgestoßen, wodurch ein Kolben 6 betätigt wird,um eine Kurbelwelle 7 zu drehen und Leistung zu erzeugen.
    [0049] EineDrosselklappe 8, die in dem Ansaugkanal 4 angeordnetist, wird zur Einstellung der Luftmenge (Ansaugmenge) Ga, die durchden Kanal 4 in die Verbrennungskammer 2 einesjeden Zylinders eingeführtwird, geöffnetund geschlossen. Die Klappe 8 arbeitet verzahnt mit derBetätigungeines Gaspedals (nicht gezeigt), das beim Fahrersitz vorgesehenist. Ein Drosselsensor 21, der entsprechend an der Drosselklappe 8 vorgesehenist, erfaßteinen Öffnungsgrad(eine Drosselklappenposition, oder einen Winkel) TA der Klappe 8 undgibt ein elektrisches Signal, das den erfaßten Wert darstellt, aus. Dadie Drosselklappe 8 mit der Betätigung des Gaspedals verzahntfunktioniert, wird die Betätigungdes Gaspedals in der Drosselklappenposition TA, die durch den Drosselsensor 21 erfaßt wird,wiedergegeben. Ein Druckausgleichsbehälter 9 ist in demAnsaugkanal 4 vorgesehen und ein Ansaugdrucksensor 22 istan dem Druckausgleichsbehälter 9 angebracht.Der Ansaugdrucksensor 22 erfaßt einen Druck (Ansaugdruck)PM der Ansaugluft in dem Ansaugkanal 4 an einer Positionstromabwärtsvon der Drosselklappe 8 und gibt ein elektrisches Signalaus, das den erfaßten Wertdarstellt.
    [0050] JedeKraftstoffeinspritzvorrichtung 3 spritzt Kraftstoff undLuft direkt in die entsprechende Verbrennungskammer 2 ein.Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 wird mit Kraftstoffund Luft mit einem vorbestimmten Druck von einer vorbestimmten Kraftstoffversorgungseinheitund einer Luftversorgungseinheit (nicht gezeigt) beliefert. Durchden Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 werdensowohl Kraftstoff als auch Luft, die auf diese Weise an jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 geliefertwerden, in die entsprechende Verbrennungskammer 2 eingespritzt. Luftwird von außerhalbdurch einen Luftfilter 10 in den Ansaugkanal 4 eingeführt. Dieauf diese Weise in den Ansaugkanal 4 eingeführte Luftwird anschließendin die Verbrennungskammer 2 eines jeden Zylinders eingeführt, bildetdort zusammen mit dem Kraftstoff und der Luft, die von jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 eingespritztwurde, ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch.
    [0051] EineZündkerze 11,die in der Verbrennungskammer 2 eines jeden Zylinders vorgesehenist, führt einenZündvorganginfolge des Erhaltes eines Zündsignals,das von einer Zündspule 12 bereitgestellt wird,durch. Die Zündkerze 11 unddie Zündspule 12 bildeneine Zündvorrichtungzum Entzündendes brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches,das in der Verbrennungskammer 2 ausgebildet ist.
    [0052] Einkatalytischer Umwandler 13, der in dem Auslaßkanal 5 angeordnetist, enthälteinen Dreiwegekatalysator zur Reinigung des Abgases, das von derVerbrennungskammer 2 ausgegeben wird.
    [0053] EinSauerstoffsensor 23, der stromaufwärts von dem katalytischen Umwandler 13 angeordnetist, erfaßteine Sauerstoffkonzentration Ox in dem Abgas, das von der Verbrennungskammer 2 zudem Auslaßkanal 5 ausgegebenwird und gibt ein elektrisches Signal aus, das den erfaßten Wertdarstellt.
    [0054] EinWassertemperatursensor 24, der in dem Motor 1 installiertist, erfaßtdie Temperatur (Kühlwassertemperatur)THW des Kühlwassers,das durch das Innere des Motors 1 fließt und gibt ein elektrischesSignal aus, das den erfaßtenWert darstellt. Ein Drehzahlsensor 25, der in dem Motor 1 eingebaut ist,er faßteine Drehzahl der Kurbelwelle 7 als Motordrehzahl (im nachfolgendenwird darauf als "Motordrehzahl" Bezug genommen)NE und gibt ein elektrisches Signal aus, das den erfaßten Wertdarstellt. Der Sensor 25 erfaßt eine Änderung des Drehwinkels (Kurbelwinkels)der Kurbelwelle 7 an jedem vorbestimmten Winkel und gibtden erfaßtenWert als Pulssignal aus. Ein Zündschalter 26,der beim Fahrersitz eingebaut ist, gibt ein Startsignal aus, wenner zum Starten des Motors 1 eingeschaltet wird. Der Zündschalter 26 gibtein Stopsignal aus, wenn es zum Anhalten des Motors 1 ausgeschaltetwird.
    [0055] Indiesem Ausführungsbeispielentsprechen der Drosselsensor 21, der Ansaugdrucksensor 22, derSauerstoffsensor 23, der Wassertemperatursensor 24 undder Drehzahlsensor 25 einer Betriebszustandserfassungsvorrichtungin der vorliegenden Erfindung, die zur Erfassung eines Betriebszustandsmotorsdient. In diesem Ausführungsbeispielwird die Ansaugmenge Ga durch Umwandlung der Werte des AnsaugdruckesPM und der Motordrehzahl NE erhalten, die jeweils durch den Ansaugdrucksensor 22 und denDrehzahlsensor 25 erfaßtwerden.
    [0056] Indiesem Ausführungsbeispielempfängt eineelektronische Steuereinheit (ECU) 30 verschiedene Signalevon dem Drosselsensor 21, dem Ansaugdrucksensor 22,dem Sauerstoffsensor 23, dem Wassertemperatursensor 24,dem Drehzahlsensor 25 und dem Zündschalter 26. InAbhängigkeitvon diesen Eingangssignalen führtdie ECU 30 Steuerungen durch, wie eine Kraftstoffeinspritzsteuerungund eine zeitliche Steuerung der Zündung, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 unddie Zündspule 12 jeweilszu steuern.
    [0057] Mitder Kraftstoffeinspritzsteuerung ist gemeint, eine jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 in Abhängigkeitvon einem Be triebszustand des Motors 1 zu steuern, wodurchdie Kraftstoffeinspritzmenge, die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzungund ein Kraftstoffsprühstoß gesteuertwerden. Mit der zeitlichen Steuerung der Zündung ist gemeint, die Zündspule 12 inAbhängigkeitvon einem Betriebszustand des Motors 1 zu steuern, wodurchdie zeitliche Steuerung der Zündungin jeder Zündkerze 11 gesteuertwird.
    [0058] Wiewohl bekannt ist weist die ECU 30 eine zentrale Verarbeitungseinheit(CPU) 31, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 32, einenfreien Zugriffsspeicher (RAM) 33, und ein Sicherungs-RAM(B.U. RAM) 34 auf. In dem ROM 32 sind vorbestimmte Steuerprogramme,die mit den vorgenannten verschiedenen Steuerungen zusammenhängen, vorab gespeichert.In Abhängigkeitvon den gespeicherten Steuerprogrammen führt die ECU 30 (CPU 31)die vorgenannten verschiedenen Steuerungen aus.
    [0059] 2 ist eine Schnittansicht,die zeigt, in welchem Zustand jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 indem Motor 1 eingebaut ist. Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 entsprichteiner Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Lufteinblasbauart, dieeine Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, eineSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,eine Sprühwinkeländerungsvorrichtungund eine Änderungsvorrichtungder zeitlichen Steuerung der Einspritzung der vorliegenden Erfindungaufbaut. Das Kraftstoffeinspritzsystem 3 ist mit einemKraftstoffeinspritzventil 43 zur Einspritzung von Kraftstoff indie entsprechende Verbrennungskammer 2 in dem Motor 1 undmit einem Lufteinblasventil 44 als ein Gaseinblasventilzum Einblasen von Luft als Gas in die Verbrennungskammer 2 versehen.Der Motor 1 enthälteinen Zylinderblock 45 und einen Zylinderkopf 46.In jeder der Zylinderbohrungen 47, die in dem Zylinderblock 45 ausgebildetist, ist ein Kolben 6 zur hin- und herge henden Bewegungvorgesehen. Jede Verbrennungskammer 2 wird als ein Raumgebildet, der von der jeweiligen Zylinderbohrung 47, demKolben 6 und dem Zylinderkopf 46 umschlossen ist.Wie in 1 gezeigt ist,sind in dem Zylinderkopf 46 Ansaugöffnungen 4a und Auslaßöffnungen 5a,die mit den Verbrennungskammern 2 in Verbindung stehen,ausgebildet. Ein Ansaugventil 14 einer bekannten Bauartist in jeder Ansauföffnung 4a befestigt, während einAuslaßventil 15 einerbekannten Bauart in jeder Auslaßöffnung 5a befestigtist. Das Kraftstoffeinspritzventil 43 und das Lufteinblasventil 44 sind durchein Montagebauteil 49 entsprechend der dazugehörigen Verbrennungskammer 2 einstückig an demZylinderkopf 46 befestigt. Beide Ventile 43 und 44 werdenso an dem Befestigungsbauteil 49 befestigt, daß jeweiligeMittelachsen L1 und L2 einander schräg kreuzen.
    [0060] DasKraftstoffeinspritzventil 43, das durch ein bekanntes elektromagnetischesVentil gebildet wird, weist ein Gehäuse 51, einen in demGehäuse 51 eingepaßten Kern 52,ein Einstellrohr 53, das im Inneren des Kerns 52 angeordnetist, ein Solenoid 54, das zwischen dem Gehäuse 51 unddem Kern 52 angeordnet ist, einen unteren Körper 55,der auf einer vorderen Endseite des Gehäuses 51 angeordnet ist,einen Düsenkörper 56,der im Inneren des unteren Körpers 55 angeordnetist, und einen Ventilkörper 57,der zwischen dem Düsenkörper 56 unddem Kern 52 angeordnet ist, auf. Der Ventilkörper 57 istmit einem Ventilschaft 58, der einen Ventilabschnitt 58a an seinemvorderen Ende besitzt, und einer Befestigungsanordnung 59,die an seiner Basis montiert ist, versehen. Eine Druckfeder 60 istzwischen der Befestigungsvorrichtung 59 und dem Einstellrohr 53 angeordnet.Ein Basisendabschnitt des Kerns 52 ist als Rohrverbinder 61,der mit einem Kraftstoffrohr (nicht gezeigt) verbunden ist, ausgebildet.Ein O-Ring 62 ist auf einem Außenumfang des Rohrverbinders 61 aufgesteckt.Ein Filter 63 zur Entfernung von Fremdstoffen ist im Innerendes Rohrverbinders 61 angeordnet. Ein Stecker 64,der mit einer elektrischen Verkabelung verbunden ist, ist auf demGehäuse 51 ausgebildet.Das Kraftstoffeinpritzventil 43 und das Lufteinblasventil 44 besitzenim wesentlichen dieselbe Grundkonstruktion und deshalb werden dieKomponenten des Lufteinblasventils 44 mit denselben Bezugszeichenwie diejenigen des Kraftstoffeinspritzventils 43 benanntund deren Erläuterungwird weggelassen.
    [0061] 3 ist eine konzeptionelleKonstruktionszeichnung, die eine elektrische Verschaltung und eineKraftstoffeinspritz- und Luftverrohrung in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzventil 43 unddem Lufteinblasventil 44 zeigt. Wie in der gleichen Figur gezeigtist, ist in dem Kraftstoffeinspritzventil 43 ein Kraftstoffohr 71 mitdem Rohrverbinder 61 verbunden, während in dem Lufteinblasventil 44 einLuftrohr 72 mit dem Rohrverbinder 61 verbundenist. Ein Druckregler 73 und eine Kraftstoffpumpe 74 sindin dem Kraftstoffrohr 71 eingebaut, während ein Druckregler 75 undeine Luftpumpe 76 in dem Luftrohr 72 eingebautsind. Die Pumpen 74 und 76 werden jeweils durchentsprechende Motoren 77 und 78 betätigt. Wenndie Kraftstoffpumpe 74 betätigt wird, wird Kraftstoff,der in einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) gespeichert wurde, vonder Pumpe 74 ausgegeben und als konstanter unter Hochdruckstehender Kraftstoff durch den Druckregler 73 an das Kraftstoffeinspritzventil 43 geliefert.Auf ähnlicheWeise wird Luft, wenn die Luftpumpe 76 betätigt wird,von der Pumpe 76 ausgegeben und als Druckluft durch denDruckregler 75 an das Lufteinblasventil 44 geliefert.
    [0062] Wiein 3 gezeigt ist, sindder Stecker 64 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 43 undder Stecker 64 in dem Lufteinblasventil 44 elektrischmit der ECU 30 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 43 unddas Lufteinblasventil 44 arbeiten in Abhängigkeit vonEinspritzsignalen, die von der ECU 30 bereitgestellt werden.Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 43 in Abhängigkeitvon einem Einspritzsignal arbeitet, das von der ECU 30 bereitgestelltwird, wird ein Kraftstoff unter Hochdruck von dem Einspritzventil 43 eingespritzt.Auf ähnlicheWeise wird, wenn das Lufteinblasventil 34 in Abhängigkeitvon einem Einblassignal, das von der ECU 30 vorgesehenist, arbeitet, Druckluft von dem Einblasventil 44 eingeblasen.In diesem Ausführungsbeispielentspricht die ECU 30 einer Steuervorrichtung der vorliegendenErfindung zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils 43 und desLufteinblasventils 44, jeweils unabhängig voneinander.
    [0063] 4 ist eine vergrößerte Schnittansichteines Endabschnittes des Befestigungsbauteils 49. Wie inden 2 bis 4 gezeigt ist, weist dasBefestigungsbauteil 49, das blockförmig ist, einen zylindrischenAbschnitt 49a auf, der der entsprechenden Verbrennungskammer 2 gegenüberliegt,eine erste Befestigungsbohrung 49b, in die der untere Körper 55 desEinspritzventils 43 eingepaßt wird, und eine zweite Befestigungsbohrung 49c,in die der Düsenkörper 56 desLufteinblasventils 44 eingepaßt ist. Der zylindrische Abschnitt 49a unddie erste Befestigungsbohrung 49b sind aneinander ausgerichtetangeordnet und durch eine Trennwand 49d voneinander getrennt.Eine Bohrung 49e ist in der Mitte der Trennwand 49d gebildet.Ein Rohrstück 66,das eine Bohrung 66a besitzt, ist in der Mitte des zylindrischen Abschnitts 49a vorgesehen.Der Düsenkörper 56,der in der ersten Befestigungsbohrung 49b eingepaßt ist, istmit einem Ventilsitz 56a ausgebildet, der dem Ventilabschnitt 58a entspricht.Eine Ventilbohrung 56b, die in dem Ventilsitz 56a ausgebildetist, ist an den zwei Bohrungen 49e und 66a ausgerichtet,um einen einzigen Kraftstoffkanal 67 zu bilden. In demBefestigungsbauteil 49 ist eine Bohrung 49f ausgebildet,die sich von der Mitte der zweiten Befestigungsbohrung 49c zumInnenraum des zylindrischen Abschnitts 49a hin erstreckt.Die Bohrung 49f ist so angeordnet, daß sie die Mitte des zylindrischenAbschnitts 49a schrägschneidet. Ein Ventilsitz 56a, der dem Ventilabschnitt 58a entspricht,ist in dem Düsenkörper 56, derin der zweiten Montagebohrung 49c eingepaßt ist,ausgebildet. Eine Ventilbohrung 56b, die in dem Ventilsitz 56a ausgebildetist, ist an der schrägen Bohrung 49f ausgerichtet,um einen einzigen Luftkanal 68 zu bilden. Eine Öffnungsplatte 69 istan einem offenen Ende des zylindrischen Abschnitts 49a befestigt.In der Mitte der Öffnungsplatte 69 isteine einzige Kraftstoffeinspritzöffnung 69a ausgebildet,die dem Kraftstoffeinspritzventil 43 entspricht. Die Kraftstoffeinspritzöffnung 69a öffnet sichin die Verbrennungskammer 2 und ist an dem Kraftstoffkanal 67 ausgerichtet.In der Öffnungsplatte 69 sindmehrere Lufteinblasöffnungen 69b alsGaseinblasöffnungen ausgebildet,die dem Lufteinblasventil 44 entsprechen. Die Lufteinblasöffnungen 69b sindin der Nähe derKraftstoffeinspritzöffnung 69a angeordnetund öffnensich in die Verbrennungskammer 2 und stehen mit dem Innerendes zylindrischen Abschnitts 49a in Verbindung. Folglichgeht ein unter hohem Druck stehender Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 43 eingespritztwird, durch den Kraftstoffkanal 67 und wird aus der inder Öffnungsplatte 69 ausgebildetenKraftstoffeinspritzöffnung 69a indie Verbrennungskammer 2 eingespritzt. Andererseits geht Druckluft,die von dem Lufteinblasventil 44 eingeblasen wird, durchden Kraftstoffkanal 68 und wird auf einmal in den zylindrischenAbschnitt 49a eingeblasen und anschließend aus den in der Öffnungsplatte 69 ausgebildetenLufteinblasöffnungen 69b indie Verbrennungskammer 2 eingeblasen.
    [0064] 5 ist eine Draufsicht der Öffnungsplatte 69 und 6 ist eine Schnittansichtentlang einer Linie A-A aus 5.Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, besitzt dieKraftstoffeinspritzöffnung 69a einen kreisförmigen Querschnittund ist senkrecht durch eine Endseite der Öffnungsplatte 69 ausgebildet.Die vielen Lufteinblasöffnungen 69b besitzenebenfalls einen kreisförmigenQuerschnitt (elliptisch an ihren offenen Enden) und sind durch dieEndseite der Öffnungsplatte 69 schräg ausgebildet.Wie in 5 gezeigt ist,sind die vielen (acht in dem dargestellten Beispiel) Lufteinblasöffnungen 69b ingleichen Winkelabständenauf dem Umfang, zentriert zu der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a,angeordnet. In diesem Ausführungsbeispielist der Innendurchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a auf 0,6mm festgelegt und derjenige einer jeden Lufteinblasöffnung 69b ist auf1,0 mm festgelegt.
    [0065] Wiein 6 gezeigt ist, sinddie Kraftstoffeinspritzöffnung 69a unddie Lufteinblasöffnung 69b in einersolchen Art und Weise ausgebildet, daß sich eine Mittellinie derKraftstoffeinspritzöffnung 69a und diejenigeeiner jeden Lufteinblasöffnung 69b einanderan einem Punkt HP kreuzen ("Kollisionspunkt" im nachfolgendengenannt). Der Kraftstoff wird aus der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a zudem Kollisionspunkt HP eingespritzt, wodurch dort ein Kraftstoffsprühstoß gebildetwird. Auf ähnlicheWeise wird Luft aus den Lufteinblasöffnungen 69b zu demKollisionspunkt HP eingeblasen, wodurch dort ein Luftstrahl gebildet wird.Somit kollidieren der Kraftstoffsprühstoß und die Luftstrahlen miteinander,zentriert um den Kollisionspunkt HP. In diesem Ausführungsbeispielwerden, wie oben beschrieben, die Richtungen der Lufteinblasöffnungen 69b undder Kraftstoffeinspritzöffnungen 69a soeingestellt, daß dieLuftstrahlen aus den Lufteinblasöffnungen 69b mitdem Kraftstoffsprühstoß, der vonder Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwird, kollidieren.
    [0066] Die 7A bis 7C sind konzeptionelle Darstellungeneines Kraftstoffsprühstoßes undeines Luftstrahls bzw. von Luftstrahlen. Wie in 7A gezeigt ist, wird ein Kraftstoffsprühstoß im allgemeinen sowohlin Vorderansicht als auch in Seitenansicht konisch. Ein Verteilwinkel(Sprühwinkel) θ1 des Kraftstoffsprühstoßes wirdvon der Größe einesInnendurchmessers der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a, die inder Öffnungsplatte 69 ausgebildetist, bestimmt. Wie in 7B gezeigtist, ist ein Luftstrahl (freier Strahl) sowohl in Vorderansichtals auch in Seitenansicht im allgemeinen konisch. Ein Verbreitungswinkel (Strahlwinkel) θ2 des Luftstrahlswird beispielsweise von der Größe des Innendurchmesserseiner jeden Lufteinblasöffnung 69b,die in der Öffnungsplatte 69 ausgebildetist, bestimmt. Wie in 7C gezeigtist, sind Umfangsluftstrahlen (Mehrfachöffnungsstrahlen) von der Vielzahlan Lufteinblasöffnungen 69b im allgemeinenkronenförmigsowohl in Vorder- als auch in Seitenansicht. Im allgemeinen wirddie Energie eines Gasstrahls mit der Trennung von einer Gaseinblasöffnung kleiner.Deshalb wird der Kollisionspunkt HP im Kraftstoffsprühstoß auf einePosition eingestellt, bei der ein Abstand von einer jeden Lufteinblasöffnung 69b indem Umfang aufrechterhalten wird, daß die Energie eines jeden Luftstrahlsden Kraftstoffsprühstoß stört und eineEinstellung des Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsabstandes(im nachfolgenden "Sprühdurchdringungsdistanz"), der Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit(im nachfolgenden "Sprühstoßgeschwindigkeit"), des Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmessers(im nachfolgenden "Sprühstoßpartikeldurchmesser"), des Kraftstoffsprühwinkels(im nachfolgenden "Sprühwinkel") und der Kraftstoffsprühform (imnachfolgenden "Sprühform") zuläßt. DieGröße (Außendurchmesser(Breite)) an dem Kollisionspunkt HP eines jeden Luftstrahls, dervon jeder Lufteinblasbohrung 69b eingeblasen wird, istso festgelegt, daß sieannähernd gleicheinem AußendurchmesserD1 am Kollisionspunkt HP des Kraftstoffsprühstoßes, der von der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwird, wird. "DieGröße einesjedes Luftstrahls",die annähernd gleichdem AußendurchmesserD1 des Kraftstoffsprühstoßes wird,wird von einem "Strahlwinkel β" und "einem Luftstrahlaußendurchmesserb" eines Luftstrahls,der in 9 gezeigt ist,einer "Distanz c" von einer Lufteinblasöffnung zumKollisionspunkt HP, die in 8 gezeigtist, und von einer vorbestimmten Gleichung "b=2 c∙tan (β/2)" definiert.
    [0067] Die 10A bis 10C sind konzeptionelle Darstellungen,die einen Unterschied zwischen einer Kraftstoffsprühstärke (Sprühstärke) undeiner Luftstrahlstärke(Strahlstärke)am Kollisionspunkt HP zeigen. Wie in 10A gezeigtist, weist ein Kraftstoffsprühstoß eine Sprühstärke auf,die die gleiche Verteilungsbreite sowohl in der Vorder- als auchin der Seitenansicht besitzt. Wie in 10B gezeigtist, weist ein Luftstrahl (freier Strahl) eine Strahlstärke auf,die die gleiche Verteilungsbreite sowohl in der Vorder- als auchin der Seitenansicht besitzt. Diese Strahlstärke ist etwas niedriger alsdie Sprühstärke. Wiein 10 gezeigt ist, besitzteine Strahlstärke aufder Basis einer Vielzahl an Luftstrahlen (Mehrfachöffnungsstrahlen)dieselbe Verteilungsbreite sowohl in der Vorder- als auch in derSeitenansicht. Die Strahlstärkeder Mehrfachöffnungsstrahlenist höher alsdiejenige eines einzelnen Luftstrahls. Somit wird eine Konstruktiondurchgeführt,so daß dieLuftstrahlstärkenverteilunggleichmäßig vonder Kraftstoffsprühstoßstärkenverteilung überlagertwird. Die Sprühstoßstärke unddie Strahlstärkekönnenanhand des Produk tes aus der Strömungsgeschwindigkeitund der Dichte berechnet werden.
    [0068] Gemäß der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 diesesAusführungsbeispiels,das auf diese Weise konstruiert ist, wird Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil 43 durcheine entsprechende Kraftstoffeinspritzöffnung 69a in dieVerbrennungskammer 2 eingespritzt, wodurch dort ein Kraftstoffsprühstoß in derVerbrennungskammer 2 gebildet wird. Die Form des Kraftstoffsprühstoßes wirdvon der Spezifizierung der Form, der Größe und der Richtung der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a bestimmt.Andererseits wird eine Luft von einem Lufteinblasventil 44 durcheine entsprechende Vielzahl an Lufteinblasöffnungen 69b in dieVerbrennungskammer 2 eingeblasen, wodurch dort Luftstrahlenin der Verbrennungskammer 2 ausgebildet werden. Die Formder Luftstrahlen und der Einfluß davonauf den Kraftstoffsprühstoß werden vonder Spezifizierung der Anzahl, der Form, der Größe und der Richtung einer jedenLufteinblasöffnung 69b bestimmt,ebenso wie von deren Anordnung in bezug auf die Kraftstoffeinspritzöffnung.
    [0069] LuftstrahlachsenAL (siehe 4), die sich vonden Lufteinblasöffnungen 69b auserstrecken, werden so festgelegt, daß sie einander in der Mitteeines maximalen Durchmessers D1 (siehe 7A) in dem Kraftstoffsprühstoß, der vonder Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwird, kreuzen. Deshalb kollidiert in Abhängigkeit von der Form des Kraftstoffsprühstoßes jederLuftstrahl mit der Gesamtheit des Kraftstoffsprühstoßes, zentriert am Kollisionspunkt HP,so daß dieStärkenverteilungender Luftstrahlen relativ zu dem Kraftstoffsprühstoß gleich werden. Als ein Ergebnisist es möglich,eine gleichmäßige und feinereKraftstoffzerstäubungin der Gesamtheit des Kraftstoffsprühstoßes zu erzielen und folglichist es möglich,die der Zerstäubungdes Kraftstoffs zu fördern.Folglich ist es möglich,die Verbrennungsleistung des Direkteinspritzmotors 1 zuverbessern.
    [0070] Dain diesem Ausführungsbeispieldie Kraftstoffeinspritzöffnung 69a,die in der Öffnungsplatte 69 ausgebildetist, kreisförmigist, wird insbesondere der Kraftstoffsprühstoß konisch und der Sprühwinkel θ1 (siehe 7A) des Kraftstoffsprühstoßes wirdvon der Größe einesInnendurchmessers der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a bestimmt.Da jede Lufteinblasöffnung 69b,die in der Öffnungsplatte 69 ausgebildet ist,kreisförmigist, wird des weiteren jeder Luftstrahl konisch und sein Strahlwinkel θ2 (siehe 7B) wird beispielsweisevon der Größe des Innendurchmesserseiner jeden Lufteinblasöffnung 69b bestimmt. MehrereLufteinblasöffnungen 69b sindin gleichen Winkelabständenam Umfang zentriert um die Kraftstoffeinspritzöffnung 69a angeordnetund, wie in 7C gezeigtist, sind mehrere Luftstrahlen von den Lufteinblasöffnungen 79b zueinem Kollisionspunkt HP hin geneigt. Somit kollidieren mehrereLuftstrahlen mit dem Umfangsbereich des konischen Kraftstoffsprühstoßes unddie Stärkenverteilungen derLuftstrahlen relativ zu dem Kraftstoffsprühstoß werden gleich. Folglich können gemäß der Formdes Kraftstoffsprühstoßes Luftstrahlenmit dem Kraftstoffsprühstoß gleichmäßig in derGesamtheit der Breitenrichtung des Kraftstoffsprühstoßes in Kollision mit dem Kraftstoffsprühstoß gebrachtwerden. Insbesondere ist es füreinen konischen Kraftstoffsprühstoß möglich, einegleichmäßige undfeinere Kraftstoffzerstäubungim gesamten Kraftstoffsprühstoß ohne große Veränderungder Sprühformzu erzielen, und folglich ist es möglich, die Zerstäubung desKraftstoffs zu fördern.
    [0071] Indiesem Ausführungsbeispielist jede Lufteinblasöffnung 69b inder Näheder Kraftstoffeinspritzöffnung 69a angeordnet.Zur Einstellung des Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsabstandes und derSprühformmit der Verwendung von Luftstrahlen ist es notwendig, daß die Energieder Luftstrahlen den Kraftstoffsprühstoß am Kollisionspunkt HP zwischendem Kraftstoffsprühstoß und denLuftstrahlen störenund um ein solches Ausmaß aufrechterhalten bleiben,daß eineEinstellung der Sprühdurchdringungsdistanz,der Sprühstoßgeschwindigkeit,des Sprühstoßpartikeldurchmessers,des Sprühwinkels undder Sprühformaufrecht erhalten wird. Die Energie eines jeden Luftstrahles wirdmit der Trennung von jeder Lufteinblasöffnung 69b kleiner.Deshalb wird dann, wenn jede Lufteinblasöffnung 69b in der Nähe der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a angeordnet ist,der Kollisionspunkt HP zwischen jedem Luftstrahl und dem Kraftstoffsprühstoß in derNähe derKraftstoffeinspritzöffnung 69a eingestellt.Als ein Ergebnis wird es möglich,die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz,die Sprühstoßgeschwindigkeit,den Sprühstoßpartikeldurchmesser,den Sprühwinkelund die Sprühformeinzustellen.
    [0072] Indem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigtdie "Sprühdurchdringungsdistanz" eine vertikale Distanz(in einer Einspritzrichtung) von der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a zueinem Wegende eines Kraftstoffsprühstoßes in einer vorbestimmtenverstrichenen Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung an.
    [0073] Indem Fall der Annahme, daß einKontrast in einer Fotografie eines Kraftstoffsprühstoßes, der von vorne unter Beleuchtungbeider Seiten durch ein Blitzlicht fotografiert wird, zwischen einemBereich (weiß),in dem der Kraftstoffsprühstoß existiert,und einem Bereich (schwarz), in dem der Kraftstoffsprühstoß nichtexistiert, "1" ist, zeigt das obige "Wegende eines Kraftstoffsprühstoßes" eine Sprühgrenzemit einem Kontrast in einem Bereich von "0,5 (Referenz) ± 0,2" an. Die "Sprühstoßgeschwindigkeit" zeigt einen Wertan, der von einer zeitlichen Ableitung des Sprühdurchdringungsabstandes odereiner Zuwachsrate der Sprühdurchdringungsdistanzin dem Fall, in dem die Sprühdurchdringungsdistanzunter Verwendung desselben Schwellwertes (nicht durch den obigenBereich begrenzt) des Sprühwegendes bestimmtwird.
    [0074] Indiesem Ausführungsbeispielwird er so ausgelegt, daß einaus jeder Lufteinblasöffnung 69b einzublasenderLuftstrahl annähernddie gleiche Größe zu einemKraftstoffsprühstoß, der vonder Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwerden soll, besitzt. Deshalb kollidieren Luftstrahlen mit der Gesamtheitdes Kraftstoffsprühstoßes entsprechendder Form des Kraftstoffsprühstoßes undes wird möglich, dengesamten Kraftstoffsprühstoß im Verhältnis zu derKraftstoffdurchdringungsdistanz, der Sprühstoßgeschwindigkeit, des Sprühstoßpartikeldurchmessers,des Sprühwinkelsund der Sprühformeinzustellen. Somit wird es dadurch, daß ein Luftstrahl mit ungefähr der gleichenGröße wie einKraftstoffsprühstoß mit demKraftstoffsprühstoß kollidiert,möglich, denKraftstoff in der Gesamtheit des Kraftstoffsprühstoßes noch feiner zu zerstäuben.
    [0075] Dadie Kraftstoffeinspritzöffnung 69a unddie Lufteinblasöffnungen 69b indiesem Ausführungsbeispielbeide einen kreisförmigenSchnitt besitzen, könnendie Einspritzöffnungen 69a und 69b relativleicht durch Ausstanzen unter Verwendung eines Stempels oder dergleichengebildet werden. Deshalb kann die Öffnungsplatte 69 relativeinfach hergestellt werden. Darüberhinaus wird der Strahlwinkel θ2eines jeden Luftstrahls (siehe 7B)durch einfaches Ändern desDruckes und der Form (zum Beispiel "kegelig") einer jeden Lufteinblasöffnung 69b,geän dertund die Luftstrahlstärkenverteilungwird eingestellt. Des weiteren wird durch einfaches Verändern desInnendurchmessers der kreisförmigenKraftstoffeinspritzöffnung 69a derSprühwinkel θ1 des Kraftstoffsprühstoßes (siehe 7A) verändert und die Kraftstoffsprühstoßstärkenverteilungwird eingestellt.
    [0076] Folglichkann auf relativ einfache Art und Weise das Partikelgrößenniveaufür dieZerstäubung willkürlich festgelegtwerden. Zusätzlichist es durch Einstellen des Sprühwinkels θ1 und desStrahlwinkels θ2und durch Einstellen der Richtung eines Kraftstoffsprühstoßes undderjenigen des Luftstrahls möglich,eine gewünschteSprühstoßdurchdringungsdistanz,eine Sprühstoßgeschwindigkeitund eine gewünschteSprühformrelativ einfach festzulegen.
    [0077] 11 ist eine konzeptionelleDarstellung, die einen Zustand einer Kollision mehrerer Luftstrahlenmit einem Kraftstoffsprühstoß zeigt.In diesem Ausführungsbeispielkollidieren, wie in 7A bis 7C gezeigt ist, mehrere Luftstrahlenmit der gleichen Größe und derStärkenverteilungmit einem Kraftstoffsprühstoß, so daß, sogardann, wenn die Stärkenverteilungdes Kraftstoffsprühstoßes selbstnicht gleichmäßig ist,es möglichist, den Einfluß derLuftstrahlen gleichmäßig aufder Gesamtheit des Sprühstoßes auszuüben. Alsein Ergebnis ist es möglich, denKraftstoff in geeigneter Weise zu zerstäuben und daher ist es möglich, einegeeignete Sprühstoßdurchdringungsdistanz,Sprühstoßgeschwindigkeit, etc.festzulegen.
    [0078] Indiesem Ausführungsbeispielsind das Kraftstoffeinspritzventil 43 und das Lufteinblasventil 44 durchdas Montagebauteil 49 entsprechend der Verbrennungskammer 2 integriertin den Zylinderkopf 46 eingebaut. Deshalb wird im Vergleichzu dem Fall, in dem die Einspritzventile 43 und 44 jeweilsunabhängig voneinandereingebaut werden, die Positionsgenauigkeit der Lufteinblasöffnungen 69b relativzu der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a höher unddie Montagearbeiten, einschließlichder Bearbeitung des Zylinderkopfs 46, nehmen ab. Wenn dasKraftstoffeinspritzventil 43 und das Lufteinblasventil 44 vorheran dem Montagebauteil 49 angebaut werden, besteht alles,was erforderlich ist, lediglich aus dem Montieren des Montagebauteils 49 inden Zylinderkopf 46, wobei die Einspritzventile 43 und 44 ebensogleichzeitig in dem Zylinderkopf 46 eingebaut werden. Folglichist es möglich,die Herstellung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu vereinfachen.
    [0079] Alsnächsteserfolgt nachfolgend eine Beschreibung über die Details einer Kraftstoffeinspritzsteuerverarbeitung,die die ECU 30 ausführt,um die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz,die Sprühstoßgeschwindigkeit,den Sprühstoßpartikeldurchmesser,den Sprühwinkelund die Sprühform variabelzu machen. 12 zeigteine damit verbundene "Kraftstoffeinspritzsteuerroutine" in Form eines Ablaufdiagramms.Die ECU 30 führtdiese Routine periodisch zu jeder vorbestimmten Zeit während des Betriebsdes Motors 1 durch.
    [0080] Zuerstliest die ECU 30 in Schritt 101 erfaßte Signaleein, die von dem Drosselsensor 21, dem Ansaugdrucksensor 22,dem Sauerstoffsensor 23, dem Wassertemperatursensor 24 undeinem Drehzahlsensor 25 erfaßt werden.
    [0081] InSchritt 102 bestimmt die ECU 30 einen Betriebszustanddes Motors 1 auf der Basis der erfaßten und auf diese Weise eingegebenenSignale. In diesem Ausführungsbeispielbestimmt die ECU 30 einen Betriebszustand aus Zuständen einschließlich einem "Startbetrieb beiniedriger Temperatur", "Teillastbetrieb" und einem "Vollastbetrieb". Wenn die KühlwassertemperaturTHW und die Motordrehzahl NE beispielsweise relativ niedrig sindund der Drosselwinkel TA relativ klein ist, stellt die ECU 30 fest, daß der Motorbetriebein "Startbetriebbei niedriger Temperatur" ist.Wenn die Kühlwassertemperatur THWund die Motordrehzahl NE etwas hoch sind und eine leichte Änderungdes Drosselwinkels TA vorliegt, stellt die ECU 30 fest,daß derMotorbetriebszustand ein "Teillastbetrieb" ist. Wenn des weiterendie KühlwassertemperaturTHW und die Motordrehzahl NE etwas hoch und sich der DrosselwinkelTA zu einem vollständiggeöffnetenWinkel ändert,bestimmt die ECU 30, daß der Motorbetriebszustandein "Vollastbetrieb" ist.
    [0082] ImSchritt 103 bestimmt die ECU 30 ein optimalesVerbrennungsmuster entsprechend dem auf diese Weise festgestelltenBetriebszustand. In diesem Ausführungsbeispielwerden Verbrennungsmuster, die fürverschiedene Betriebszuständegeeignet sind, bestätigtund im voraus experimentell bestimmt. 13 führt Verhältnissezwischen Betriebszuständenund Verbrennungsmustern tabellarisch auf. Wie anhand der Tabellein 13 zu sehen ist,wird eine "Aufwärmverbrennung" als Verbrennungsmusterbestimmt, wenn der Betriebszustand ein "Startbetrieb bei niedriger Temperatur" ist. Auf ähnlicheWeise wird im Falle eines "Teillastbetriebes" eine "Schichtladungsverbrennung" als Verbrennungsmusterfestgelegt. Des weiteren wird in dem Fall eines "Vollastbetriebes" eine "gleichmäßige Verbrennung" als ein Verbrennungsmusterbestimmt.
    [0083] InSchritt 104 bestimmt die ECU 30 in Abhängigkeitvon dem so bestimmten Verbrennungsmuster eine "Kraftstoffeinspritzperiode", eine "Lufteinblasperiode", und "eine Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblassteuerungsdifferenz" bei der Einspritzungdurch das Kraftstoffeinspritzventil 43 und das Lufteinblasventil 44.Beispielsweise werden in dem Fall der "Aufwärm verbrennung", wie in 13 gezeigt ist, "Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperioden" so bestimmt, daß sie "die gleiche Periode" sind, und eine Differenzder zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasungwird so festgelegt, daß sie "dieselbe zeitliche Steuerung" ist. Im Falle einer "Schichtladungsverbrennung" werden, wie in 13 gezeigt ist, "Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperioden" so bestimmt, daß eine "Lufteinblasperiodelang ist" und eine "Differenz der zeitlichenSteuerung der Einspritzung von Kraftstoff/Luft" wird so bestimmt, daß eine "Lufteinblassteuerungvoreilt". Des weiterenwerden in dem Falle "einergleichmäßigen Verbrennung", wie in 13 gezeigt ist, "Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperioden" so bestimmt, daß die "Lufteinblasperiodeetwas lang ist" und "eine Differenz derzeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasung" wird so festgelegt,daß "eine zeitliche Steuerungder Lufteinblasung etwas voreilt".
    [0084] ImSchritt 105 stellt die ECU 30 auf der Basis derso bestimmten "Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperioden" und des "unterschiedlichenzeitlichen Steuerns der Kraftstoffeinspritzung/Luftblasung" zeitliche Steuerungender Öffnung/derSchließungdes Kraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinblasventils 44 entsprechendeiner Änderungdes Kurbelwinkels. Beispielsweise werden in dem Falle einer "Aufwärmverbrennung", wie in den 14A und 14B gezeigt ist, eine zeitliche Steuerungder Öffnungdes Kraftstoffeinspritzventils 43 und derjenigen des Lufteinblasventils 44,gleichmäßig im Bereichvon einem Winkel a0 bis zu einem Winkel a3 festgelegt. In dem Falleeiner "Schichtladungsverbrennung" wird, wie in den 15A und 15B gezeigt ist, eine zeitliche Steuerungder Öffnungdes Kraftstoffeinspritzventils 43 in dem Bereich von einemWinkel a2 bis zu einem Winkel a3 festgelegt, während eine zeitliche Steuerung einer Öffnung desLufteinblasventils 44 im Bereich von dem Winkel a0, derdem Winkel a2 des Kraftstoffeinspritzventils 43 um eineWinkeldifferenz ΔAvoreilt, bis zu dem Winkel a3, wie im Falle des Kraftstoffeinspritzventils 43 eingestellt.Des weiteren wird im Falle einer "gleichmäßigen Verbrennung", wie in den 16A und 16B gezeigt ist, eine zeitliche Steuerungder Öffnungdes Kraftstoffeinspritzventils 42 auf einen Bereich voneinem Winkel a2 bis zu einem Winkel a3 festgelegt, während einezeitliche Steuerung des Lufteinblasventils 44 in einemBereich von einem Winkel a1, der dem Winkel a2 des Kraftstoffeinspritzventils 43 umeine Winkeldifferenz ΔB(ΔB < ΔA) etwasvoreilt, zu einem Winkel a3, wie im Falle des Kraftstoffeinspritzventils 43,eingestellt wird.
    [0085] Anschließend gibtdie ECU 30 im Schritt 106 jeweils ein Kraftstoffeinspritzsignalund ein Lufteinblassignal entsprechend der zeitlichen Steuerungen dersomit festgelegten Öffnungenund Schließungen desKraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinblasventils 44 aus.
    [0086] Dieoben beschriebenen zeitlichen Steuerungen für die Öffnung/Schließung desKraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinblasventils 44 dient zurSteuerung der Kraftstoffstoßdurchdringungsdistanz,der Sprühstoßgeschwindigkeit,des Sprühstoßpartikeldurchmessers,des Sprühwinkelsund der Sprühformder Einspritzung von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3.Das heißt,zur Steuerung der Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz, derSprühstoßgeschwindigkeit,des Sprühstoßpartikeldurchmessers,des Sprühwinkelsund der Sprühformstellt die ECU 30 die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzungund die Kraftstoffeinspritzperiode in einer Kraftstoffeinspritzung,die durch das Kraftstoffeinspritzventil 43 durchgeführt wird,so auf konstante Werte ein, daß sie einer Änderungdes Kurbelwinkels entsprechen, und anschließend steuert sie sowohl dieLufteinblassteuerung als auch die Lufteinblasperiode bei der Einblasungvon Luft, durchgeführtdurch das Lufteinblasventil 44, auf der Basis eines Betriebszustandes,der fürden Motor 1 bestimmt wird. Genauer gesagt gleicht die ECU 30 zurErzielung einer "Aufwärmverbrennung" die zeitliche Steuerungeiner Lufteinblasung, die durch das Lufteinblasventil 44 ausgeführt wird,der zeitlichen Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung, die durchdas Kraftstoffeinspritzventil 43 durchgeführt wird,an, und gleicht gleichzeitig die Periode der Lufteinblasung, diedurch das Lufteinblasventil 44 ausgeführt wird, der Periode der Kraftstoffeinspritzung,die durch das Kraftstoffeinspritzventil 43 ausgeführt wird,an. Des weiteren sorgt die ECU 30 zur Erzielung einer "Schichtladungsverbrennung" und einer "gleichmäßigen Verbrennung" dafür, daß die zeitlicheSteuerung einer Lufteinblasung, die durch das Lufteinblasventil 44 durchgeführt wird,der zeitlichen Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung, die durchdas Kraftstoffeinspritzventil 43 durchgeführt wird,etwas vorauseilt und macht die Periode der Lufteinblasung, die durch dasLufteinblasventil 44 erfolgt, um eine Winkeldifferenz ΔA oder ΔB auf derBasis des Kurbelwinkels längerals die Periode der Kraftstoffspritzung, die durch das Kraftstoffeinspritzventil 43 erfolgt.
    [0087] Gemäß der obigenKraftstoffeinspritzsteuerung, wie sie in 13 gezeigt ist, werden in der "Aufwärmverbrennung" die Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperiodenauf die "gleichePeriode" und der Unterschiedder zeitlichen Steuerung der Einspritzung/Einblasung auf "die gleiche zeitlicheSteuerung" festgelegt.Mit dieser Anordnung werden Sprüheigenschaftenso erzielt, daß dieSprühdurchdringungsdistanzkurz ist, die Sprühstoßgeschwindigkeit zurZeit der Kollision mit einer Wandober fläche der Verbrennungskammer 2 relativniedrig, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein ist und die Sprühformeinen großenSprühwinkelbesitzt. 17 ist eineDarstellung der fraglichen Sprüheigenschaften.Bei einem Betriebsstart des Motors 1 bei niedriger Temperaturist es zur Verhinderung, daß Kraftstoffan der Oberseite des Kolbens 6 haftet, wünschenswert,daß dieSprühdurchdringungsdistanzrelativ kurz eingestellt wird, der Sprühstoßpartikeldurchmesser zur Förderungder Verdampfung des Kraftstoffs relativ klein eingestellt wird unddie Sprühformzur Ausbreitung des Kraftstoffs durch die Gesamtheit der Verbrennungskammer 2 aufeinen großenSprühwinkeleingestellt wird. Somit werden die obigen Sprüheigenschaften für eine "Aufwärmverbrennung" für den Startbetriebdes Motors 1 bei niedriger Temperatur geeignet.
    [0088] Andererseitswerden bei einer "Schichtladungsverbrennung", wie sie in 13 gezeigt ist, die Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperiodenso festgelegt, daß eine "Lufteinblasperiodeetwas lang ist".Und die Differenz der zeitlichen Steuerung der Einspritzung wirdso festgelegt, daß eine "zeitliche Steuerungeiner Lufteinblasung voreilt".Mit dieser Anordnung werden Sprüheigenschaftenerzielt, bei denen die Sprühdurchdringungsdistanzrelativ lang ist, die Sprühstoßgeschwindigkeitzur Zeit der Kollision mit der Wandoberfläche relativ hoch ist, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein ist und die Sprühform einenkleinen Sprühwinkelbesitzt. Mit anderen Worten steuert die ECU 30 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungder Lufteinblasbauart so, daß dieSprühstoßgeschwindigkeitrelativ hoch ist und der Sprühstoßpartikeldurchmesserund der Sprühwinkelrelativ klein sind. Die ECU 30 steuert ferner die Kraftstoffeinspritzvorrichtungder Lufteinblasbauart 3 so, daß die Sprühstoßgeschwindigkeit, der Sprühstoßpartikeldurchmesserund der Sprühwinkelebenso wie die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung sogesteuert werden, daß derKraftstoffsprühstoß relativ hochmit der Oberseite des Kolbens 6 und der Innenwand der Zylinderbohrung 47 kollidiert. 18 ist eine Darstellungder fraglichen Sprüheigenschaften. Ineinem Teillastbetrieb des Motors 1 ist ein starker Sprühstoß (langeDurchdringungsdistanz) erforderlich, so daß sich ein stabiles Luft-Kraftstoff-Gemisch injedem Zyklus um die Zündkerzesammeln kann, ohne von einer Störungwie einer Luftstrahlveränderungin der Verbrennungskammer 2 beeinflußt zu werden. Darüber hinausist es mit der Hitze des Kolbens 6 nicht erforderlich,eine solche hohe Zerstäubungzu erzielen, wie in einem Startbetrieb mit niedriger Temperatur,jedoch um die Ausbildung eines stabilen Luft-Kraftstoff-Gemischesherzustellen, ist es wünschenswert,den Durchmesser der Sprühstoßpartikelkleiner als in dem vorliegenden Zustand auszubilden. Des weiterenist es erforderlich, eine Sprühstoßform zuerzielen, die einen geringen Sprühwinkelbesitzt, um fürdie Schichtung eines Sprühstoßes geeignetzu sein. Folglich sind die obigen Sprüheigenschaften für eine "Schichtladungsverbrennung" für einenTeillastbetrieb des Motors 1 geeignet.
    [0089] Andererseitswerden bei einer "gleichmäßigen Verbrennung", wie in der 13 gezeigt ist, die Kraftstoffeinspritz-/Lufteinblasperiodenso festgelegt, daß eine "Lufteinblasperiodenicht sehr lang ist".Und der Unterschied der zeitlichen Steuerung der Einblasung wirdso festgelegt, daß "eine zeitliche Steuerungder Lufteinblasung etwas voreilt".Mit dieser Anordnung werden Sprüheigenschaftenerzielt, bei denen die Sprühdurchdringungsdistanzin etwa im mittleren Bereich liegt, die Sprühstoßgeschwindigkeit zur Zeit derKollision mit der Wandoberflächeetwa im mittleren Bereich liegt, der Sprühstoßpartikeldurchmesser relativklein ist und die Sprühformeinen Sprühwinkelim mittleren Bereich besitzt. Genauer gesagt steu ert die ECU 30 dieKraftstoffeinspritzvorrichtung der Lufteinblasbauart 3 so,daß imFalle einer "gleichmäßigen Verbrennung" die Sprühstoßgeschwindigkeitin etwa im mittleren Bereich liegt, der Sprühstoßpartikeldurchmesser relativklein ist, und der Sprühwinkelin etwa im mittleren Bereich liegt. Die ECU 30 steuertferner die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Lufteinblasbauart 3,um die Sprühstoßgeschwindigkeit,den Sprühstoßpartikeldurchmesser undden Sprühwinkelebenso wie die zeitliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung umein solches Ausmaß zusteuern, daß derKraftstoffsprühstoß relativ schwachmit der Oberseite des Kolbens 6 und der Innenwand der Bohrung 47 kollidiert. 19 ist eine Abbildung, diedie fraglichen Sprühstoßeigenschaftenzeigt. In einem Vollastbetrieb des Motors 1 kann eine Wärme vonder Wandoberflächeder Verbrennungskammer 2 trotz gleicher Bedingungen zudenjenigen eines Startbetriebs bei niedriger Temperatur erwartetwerden. Deshalb ist es erforderlich, daß die Sprühdurchdringungsdistanz länger alsdiejenige bei einem Startbetrieb mit niedriger Temperatur ist, und kürzer alsdiejenige in einem Teillastbetrieb. Darüber hinaus ist es zur Ausbildungeines stabilen Luft-Kraftstoff-Gemisches erforderlich, daß der Sprühstoßpartikeldurchmesserkleiner als im vorliegenden Zustand gemacht wird. Des weiteren istes erforderlich, daß derSprühwinkelkleiner als derjenige in einem Startbetrieb bei niedriger Temperaturgemacht wird und größer alsderjenige in einem Teillastbetrieb. Somit werden die Sprüheigenschaftenfür eine "gleichmäßige Verbrennung" für einenVollastbetrieb des Motors 1 geeignet.
    [0090] Gemäß der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungdieses Ausführungsbeispiels,das oben beschrieben wurde, wird Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a inder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 in die Verbrennungskammer 2 eingespritzt, umeinen Kraftstoffsprühstoß in derVerbrennungskammer 2 auszubilden. Andererseits wird Luftvon den Lufteinblasöffnungen 69b inder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 in die Verbrennungskammer 2 eingeblasen,um Luftstrahlen in der Verbrennungskammer 2 zu bilden.Bei dieser Konstruktion werden die Lufteinblasöffnungen 69b und dieKraftstoffeinspritzöffnungen 69a soausgerichtet, daß dieLuftstrahlen, die von den Lufteinblasöffnungen 69b eingeblasenwerden, mit dem Kraftstoffsprühstoß, der ausder Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwird, kollidieren. Deshalb wird die Form des Kraftstoffsprühstoßes infolgeder Kollision der Luftstrahlen mit dem Kraftstoffsprühstoß verändert.
    [0091] ZurSteuerung der Sprühdurchdringungsdistanz,der Sprühstoßgeschwindigkeit,des Sprühstoßpartikeldurchmessers,des Sprühwinkelsund der Sprühformdes Kraftstoffsprühstoßes, dervon der Kraftstoffeinspritzöffnung 69a eingespritztwird, steuert die ECU 30 das Kraftstoffeinspritzventil 43 und dasLufteinblasventil 44 unabhängig voneinander auf der Basiseines Betriebszustandes des Motors 1. Bei dieser Steuerungsteuert die ECU 30 insbesondere sowohl die zeitliche Steuerungals auch die Zeitdauer einer Lufteinblasung, die durch das Lufteinblasventil 44 durchgeführt wird.Mit dieser Steuerung kann die Kraftstoffsprühdurchdringungsdistanz, dieSprühstoßgeschwindigkeit,der Sprühstoßpartikeldurchmesser,der Sprühwinkelund die Sprühformin Abhängigkeitvon einem unterschiedlichen Betriebszustand des Direkteinspritzmotors 1 verändert werden, undes kann ein Kraftstoffsprühstoß erhaltenwerden, der Eigenschaften besitzt, die für den festgestellten Betriebszustandam besten geeignet sind. Als ein Ergebnis ist es möglich, einenKraftstoffsprühstoß zu liefern,der fürden Betriebszustand des Motors 1 geeignet ist, der eineVerbrennungsart in Abhängigkeit vondem Betriebszustand verändertund die Verbrennungseigenschaft von Kraftstoff kann in jeder Verbrennungskammer 2 desMotors 1 verbessert werden, was es ermöglicht, die Abgasemission desMotors 1 zu verbessern und die Kraftstoffsparsamkeit unddie Motorleistung zu verbessern.
    [0092] Eserfolgt nun eine Beschreibung eines Mechanismus zur Steuerung derSprühdurchdringungsdistanz.Wie in 14 gezeigt ist,ist es dann, wenn die Lufteinblaszeit so eingestellt ist, daß sie gleich derKraftstoffeinspritzzeit ist, und die Lufteinblasdauer so eingestelltist, daß siegleich der Kraftstoffeinspritzdauer ist, indem die zeitliche Steuerungdes Öffnens/Schließens desKraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinblasventils 44 gesteuertwerden, so daß dieSprühdurchdringungsdistanzrelativ kurz wird. Der Grund dafürist, daß dieLuftstrahlen, die gleichzeitig mit der Ausbildung eines Kraftstoffsprühstoßes erzeugtwerden, als Widerstand fürden Kraftstoffsprühstoß wirken.Andererseits, wie in den 15 und 16 gezeigt ist, ist es dann,wenn es der zeitlichen Steuerung des Lufteinblasens gestattet ist,der zeitlichen Steuerung des Kraftstoffeinspritzens vorzueilen oderetwas vorzueilen, indem die zeitliche Steuerung des Öffnens/Schließensdes Kraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinlaßventils 44 gesteuertwerden, so, daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ lang wird. Der Grund dafürist, daß dieLuftstrahlen, die vor oder etwas vor einem Kraftstoffsprühstoß gebildetwerden, stark auf den Kraftstoffsprühstoß einwirken. Deshalb ist esdurch Veränderndes Grades der Voreilung der zeitlichen Steuerung des Lufteinblasenshinsichtlich der zeitlichen Steuerung des Kraftstoffeinspritzensmöglich,die Sprühstoßdurchdringungsdistanzzu ändern.
    [0093] Die 20A bis 20C zeigen Steuerungsbeispiele für die Sprühdurchdringungsdistanz,bei denen Zuständevon Kraftstoffsprüh stößen dargestellt sind,die unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 3 erzeugtwerden. Genauer gesagt zeigt 20A einenKraftstoffsprühstoß, der ohneeine Lufteinblasung zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung gebildetwird. 20B zeigt einenKraftstoffsprühstoß, der gebildetwird, indem es der Lufteinblasung gestattet ist, der Kraftstoffeinspritzungum "1,0 ms" vorzueilen. 20C zeigt einen Kraftstoffsprühstoß, der gebildetwird, indem es der Lufteinblasung gestattet ist, der Kraftstoffeinspritzungum "2,0 ms" vorzueilen. Ausden 20A bis 20C kann erkannt werden,daß dieSprühdurchdringungsdistanzum so längerwerden kann, je mehr die Lufteinblasung hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzungvoreilt.
    [0094] Alsnächsteserfolgt eine Beschreibung eines Mechanismus zur Steuerung des Sprühstoßpartikeldurchmessers.Wie in den 14 bis 16 gezeigt ist, ist es inall den Fällen,in denen das Verhältniszwischen der zeitlichen Steuerung der Lufteinblasung und der zeitlichenSteuerung der Kraftstoffeinspritzung und das Verhältnis zwischender Dauer der Lufteinblasung und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung durchSteuerung der zeitlichen Steuerung des Öffnens/Schließens desKraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinblasventils 44 verändert werden,so, daß dieSprühstoßpartikelgröße relativklein wird. Der Grund dafürist, daß inall den Fällendie Kraftstoffsprühstoßpartikeldurch Kollision der Luftstrahlen mit dem Kraftstoffsprühstoß geteiltwerden.
    [0095] Alsnächsteserfolgt eine Beschreibung eines Mechanismus zur Steuerung des Sprühwinkelsund der Sprühstoßform. Wiein den 14 bis 16 gezeigt ist, ist es inall den Fällen,in denen das Verhältnis zwischender zeitlichen Steuerung der Lufteinblasung und der zeitlichen Steuerungder Kraftstoffeinsprit zung und das Verhältnis zwischen der Zeitdauer derLufteinblasung und der Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzung durchSteuern der zeitlichen Steuerung des Öffnens/Schließens desKraftstoffeinspritzventils 43 und des Lufteinlaßventils 44 verändert werden, so,daß sichder Sprühwinkelund die Sprühstoßform ändern. Wiein 13 gezeigt ist, liegtder Grund, warum der Sprühwinkeldurch die Steuerung zur "Aufwärmverbrennung" groß wird ("großer Sprühwinkel") darin, daß die Zeitdauernder Kraftstoffeinspritzung-/Lufteinblasung gleich sind und die zeitlichen Steuerungender Kraftstoffeinspritzungen gleich sind und daß deshalb die Verteilung andie Umgebung infolge der Kraftstoff-Luft-Kollision verbessert wird.Wie in 13 gezeigt ist,liegt der Grund, warum der Sprühwinkeldurch die Steuerung fürdie "Schichtladungsverbrennung" klein wird ("kleiner Sprühwinkel") darin, daß sich einKraftstoffsprühstoß dadurch,daß esder Lufteinblasung gestattet ist, der Kraftstoffeinspritzung vorzueilen,in der Richtung der Kraftstoffeinspritzung erstreckt oder verlängert, während er durcheinen Luftstrom getragen wird, was dazu führt, daß die Sprühstoßdurchdringungsdistanz langwird, währenddie Ausdehnung des Kraftstoffsprühstoßes in derBreitenrichtung umgekehrt proportional zur Zunahme der Länge kleinwird, sogar bei der Kollision mit Luft. Wie in 13 gezeigt ist, liegt der Grund, warumder Sprühwinkeldurch die Steuerung füreine "gleichmäßige Verbrennung" mittel wird ("mittlerer Sprühwinkel") darin, daß der Graddes Voreilens der Lufteinblasung kleiner als derjenige bei der "Schichtladungsverbrennung" ist.
    [0096] InVerbindung mit der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzsteuerungfür eine "Aufwärmverbrennung", "eine Schichtladungsverbrennung" und eine "gleichmäßige Verbrennung" erfolgte die Beschreibungfür denFall, bei dem eine Änderungder zeitlichen Steuerungen der Kraftstoffeinspritzung/Lufteinblasungen undeine Änderungder Einspritz- bzw. Einblasdauern von Kraftstoff/Luft miteinanderkombiniert werden. Es wird jedoch angenommen, daß in dem Fall, in dem die zeitlichenSteuerungen der Einspritzung bzw. Einblasung von Kraftstoff/Luftund der Einspritz-/Einblasdauern von Kraftstoff/Luft jeweils unabhängig voneinanderverändert werden,die folgenden Funktionen und Auswirkungen erhalten werden.
    [0097] Wenndie ECU 30 eine Steuerung durchführt, um die zeitliche Steuerungder Lufteinblasung, die durch das Lufteinblasventil 44 durchgeführt wird, derzeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die durch das Kraftstoffeinspritzventil 43 durchgeführt wird,voreilen zu lassen, wird die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz relativlang, währendder Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein wird und es wird ein Kraftstoffsprühstoß erhalten, der Eigenschaftenbesitzt, die fürdie Schichtladungsverbrennung geeignet sind. Als ein Ergebnis istes möglich,die Kraftstoffverbrennungsleistung des Motors 1 zu verbessern.
    [0098] Wenndie ECU 30 eine Steuerung durchführt, um die Lufteinblasdauerdurch das Lufteinblasventil 44 gleich der Kraftstoffeinspritzdauerdurch das Kraftstoffeinspritzventil 43 zu machen, wirdder Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserdurchgehend währendder gesamten Kraftstoffeinspritzdauer relativ klein, wodurch esmöglichist, die Kraftstoffverbrennungsleistung des Motors 1 zuverbessern.
    [0099] Wenndes weiteren die ECU 30 eine Steuerung durchführt, umdie Lufteinblasdauer durch das Lufteinblasventil 44 länger alsdie Kraftstoffeinspritzdauer durch das Kraftstoffeinspritzventil 43 zumachen, wird die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ lange und der Sprühstoßpartikeldurchmesserwird durch den gesamten Bereich des Kraftstoffsprühstoßes klein,wodurch es möglichist, die Kraftstoffverbrennungsleistung des Motors 1 zuverbessern.
    [0100] Imnachfolgenden erfolgt eine zusätzliche Beschreibunghinsichtlich der Funktionen und Auswirkungen der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungfür einenVerbrennungsmotor in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    [0101] 21 ist ein Diagramm vongekrümmtenLinien, die Veränderungender Sprühstoßdurchdringungsdistanzdes eingespritzten Kraftstoffes in einem stationären Zustand zeigen. In diesemDiagramm gibt eine kontinuierliche Linie eine Sprühstoßdurchdringungsdistanzunter Druck in einer Einspritzumgebung an, die dem Motoransaugtaktentspricht, währendeine gestrichelte Linie eine Sprühstoßdurchdringungsdistanzunter einem Druck in einer Einspritzumgebung angibt, die dem Motorkompressionstaktentspricht. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß eine Zuwachsrateder Sprühstoßdurchdringungsdistanzmit der Zeit nach dem Kraftstoffeinspritzbeginn kleiner wird. Diesresultiert daraus, daß eineTrägheitskraftdes eingespritzten Kraftstoffsprühstoßes in derEinspritzrichtung durch einen Reibungswiderstand der Luft auf denKraftstoffsprühstoß und derVerteilung des Kraftstoffsprühstoßes reduziertwird, und daß derSprühstoßpartikeldurchmesserdurch eine Verdampfung im Verlaufe der Zeit reduziert wird, wodurcheine Zunahme des Luftwiderstandes hervorgerufen wird.
    [0102] Ausdem Diagramm in 21 istandererseits ersichtlich, daß derDruck in der Einspritzumgebung, die dem Kompressionstakt entspricht,relativ hoch ist, und daß deshalbdie Sprühstoßdurchdringungsdistanzin einer vorbestimmten Zeit, die nach dem Kraftstoffeinspritzbeginnverstrichen ist, relativ kurz im Vergleich zu jener in der Einspritzumgebung, diedem Ansaugtakt entspricht, wird. Der in dem Ansaugtakt eingespritzteKraftstoffsprühstoß wird nach demVerstreichen einer vorbestimmten Zeit mit der Oberseite des Kolbensund der Wandoberflächeder Bohrung (der Wandoberflächeder Verbrennungskammer) kollidieren. Wie in 22 gezeigt ist, wird die Sprühstoßgeschwindigkeitin einem Bereich, in dem die gekrümmte Linie einer sich verändernden Sprühstoßdurchdringungsdistanzeine relativ große Neigungbesitzt, relativ hoch. Demgemäß haftetder Kraftstoff dann, wenn der Kraftstoffsprühstoß mit der Wandoberfläche derVerbrennungskammer kollidiert, fest an der Wandoberfläche, waszu einer Abnahme der HC-Emission und zu einer Zunahme der Kraftstoffsparsamkeitführt.Wie durch die gekrümmteLinie in 22 gezeigtist, wird die Trägheitskraftdes Kraftstoffsprühstoßes in einemBereich, in dem die gekrümmteLinie einer sich veränderndenSprühstoßdurchdringungsdistanzeinen relativ kleinen Neigungswinkel besitzt, relativ klein. Demgemäß wird derKraftstoff an der Wandoberflächeder Verbrennungskammer nicht haften oder im Gegensatz dazu zurückprallen,sogar wenn ein Kraftstoffsprühstoß mit derWandoberflächekollidiert und somit wird der Kraftstoff stark verteilt, um einbrennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch zu bilden, das für die gleichmäßige Verbrennunggeeignet ist.
    [0103] ImFalle der Schichtladungsverbrennung, in der Kraftstoff hauptsächlich während desMotorkompressionstaktes eingespritzt wird, kollidiert der Kraftstoßsprühstoß mit derOberseite des Kolbens zu einem früheren Zeitpunkt als im Falleder gleichmäßigen Verbrennung.Um ein gesammeltes brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch zu bilden, das für die Schichtladungsverbrennungerforderlich ist, ist es jedoch notwendig, daß der Kraftstoffsprühstoß mit derOberseite des Kolbens mit einer Geschwindigkeit kollidiert, dieso ist, daß verhindertwird, daß derKraftstoffsprühstoß von derKolbenoberseite zurückprallt undverteilt wird, sogar wenn der Kraftstoffsprühstoß mit der Kolbenoberseite kollidiert.In diesem Fall ist es des weiteren vorteilhaft, daß der Kraftstoffsprühstoß einenkleinen Partikeldurchmesser besitzt, um zu verhindern, daß Kraftstoffan der Wandoberfläche haftet.
    [0104] Umdie obige Technologie zu erhalten, gibt es ein Verfahren zur Einstellungder zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung. In dem Kraftstoffeinspritzventilohne der Funktion, einen variablen Kraftstoffsprühstoß bereitzustellen, werden diezeitlichen Steuerungen der Einspritzung durch eine Motordrehzahl,den Motortyp, und feststehende Einspritzbedingungen beschränkt. DiesesKraftstoffeinspritzventil könntedie oben erwähntenFunktionen nicht ausreichend erfüllen.
    [0105] Indem vorliegenden Ausführungsbeispiel sinddie Sprühstoßdurchdringungsdistanz,die Sprühstoßgeschwindigkeit,der Sprühstoßpartikeldurchmesser,der Sprühwinkelund die Sprühstoßform variabelgestaltet, so daß derKraftstoffsprühstoß in einenangemessenen Zustand füreinen Betriebszustand des Motors 1 gebracht werden kann.
    [0106] Indem vorliegenden Ausführungsbeispielist die Sprühstoßgeschwindigkeitvariabel gestaltet. Auf diese Weise wird die Sprühstoßgeschwindigkeit auf dieselbeverstrichene Zeit nach dem Kraftstoffeinspritzbeninn verändert, um(1) abzunehmen (alternativ, um zuzunehmen für die Schichtladungsverbrennung)mit annäherndder gleichen Rate im Vergleich zu derjenigen für die herkömmliche Kraftstoffeinspritzung,oder um (2) sich in unterschiedlichen Raten zu verändern. Dasobige Verfahren (1) dient zur Steuerung der Sprühstoßgeschwindigkeit,so daß siezu einer Sprühstoßgeschwindigkeitwird, die durch Vervielfa chen einer Sprühstoßgeschwindigkeit für einen herkömmlichenKraftstoffsprühstoß um einenKoeffizienten (die gleiche Rate) erhalten wird, wie in 23 gezeigt ist. Dies entsprichtbeispielsweise dem Fall, in dem nur der später erwähnte Sprühstoßwinkel variabel gestaltetwurde, und dem Fall, in dem nur die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes variabelgesteuert wird. Das obige Verfahren (2) dient zur Steuerungder Sprühstoßgeschwindigkeitunabhängigvon einer Sprühstoßgeschwindigkeitfür einen herkömmlichenKraftstoffsprühstoß. DiesesVerfahren ist effektiver und kann unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungder Luftblasbauart in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten werden.
    [0107] Indem vorliegenden Ausführungsbeispielist der Sprühstoßpartikeldurchmesservariabel gestaltet, was die folgenden Vorteile verschafft. Wennder Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein gemacht wird, könnenein Ansaugwirkungsgrad und ein Verbrennungswirkungsgrad durch eineVerdampfungskühlungverbessert werden. Da der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein wird, wird der Luftwiderstand für den Kraftstoffsprühstoß groß, so daß die Sprühstoßgeschwindigkeitvariabel gesteuert werden kann. Die Sprühstoßgeschwindigkeit kann sichmit wenigstens der gleichen Rate wie die Sprühstoßgeschwindigkeit für den herkömmlichenKraftstoffsprühstoß verändern, wiein 23 gezeigt ist.
    [0108] Indiesem Ausführungsbeispielwird der Sprühwinkelvariabel gestaltet, was fürfolgende Vorteile sorgt. Wenn der Sprühwinkel nicht allzu groß gemachtwird, kann ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemischleicht fürdie gesamte Verbrennungskammer füreine gleichmäßige Verbrennunggebildet werden. Wenn der Sprühwinkelrelativ klein gehalten wird, kann ein gesammeltes brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch,das fürdie Schichtla dungsverbrennung erforderlich ist, leicht gebildetwerden. Des weiteren wird eine Kraftstoffeinspritzströmungsmengein der Einspritzrichtung um einen Betrag entsprechend geändert, dereiner Änderungdes Sprühwinkelsentspricht, und somit kann die Sprühstoßgeschwindigkeit variabel gesteuertwerden. Die Sprühstoßgeschwindigkeitwird sich mit annäherndder gleichen Rate wie die Sprühstoßgeschwindigkeitfür denherkömmlichenKraftstoffsprühstoß ändern.
    [0109] Indem vorliegenden Ausführungsbeispielist in der gleichmäßigen Verbrennung,wenn die Motordrehzahl niedrig ist (beispielsweise während des Leerlaufs)währendeiner Kraftstoffeinspritzdauer (wenn beispielsweise die Motordrehzahl "1.000 Umdrehungenpro Minute" unddie Ansaugtaktdauer "ungefähr 30 ms" beträgt) ausreichendZeit. Durch das Voreilen der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzungkann weitgehend verhindert werden, daß der Kraftstoffsprühstoß starkmit der Kolbenoberseite kollidiert. Der Grund, warum das Wort "weitgehend" verwendet wird,liegt darin, daß dasherkömmliche Kraftstoffeinspritzverfahrendie Motorfunktionen nicht ausreichend verbessern könnte, dadie Sprühstoßgeschwindigkeitextrem viel höherals die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens ist und deshalb der Kraftstoffsprühstoß sogardann, wenn er der Bewegung des Kolbens folgend eingespritzt würde, mit demKolben kollidieren würde,bevor die Sprühstoßgeschwindigkeitnicht ausreichend verringert wurde (ein Kollisionspunkt ist maximalder untere Todpunkt). Die Sprühstoßgeschwindigkeitin dem vorliegenden Ausführungsbeispielwird, wie in 23 gezeigtist, im Vergleich zu derjenigen des herkömmlichen Kraftstoffeinspritzverfahrensverringert, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ klein werden kann. Demgemäß kann eine Zeitdauer zur Voreilungder zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung groß gemachtwerden und die Sprühstoß geschwindigkeitkann ferner verringert werden. Sogar bei der Kollision kann einbrennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch, das für die gleichmäßige Verbrennung angemessenist, erzeugt werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
    [0110] Beider gleichmäßigen Verbrennungist dann, wenn die Motordrehzahl hoch ist (beispielsweise nahe einesvollständiggeöffnetenZustandes der Drosselklappe) nicht genug Zeit während einer Kraftstoffeinspritzdauer(beispielsweise beträgtdie Motordrehzahl "600Umdrehungen pro Minute" unddie Ansaugtaktdauer "ungefähr 5 ms") und deshalb muß eine große Kraftstoffmengeeingespritzt werden. Somit ist es notwendig, den Kraftstoffsprühstoß in der kürzestenZeit nach dem Kraftstoffeinspritzbeginn durch die gesamte Verbrennungskammerzu verteilen und die Sprühstoßgeschwindigkeitbald danach zu reduzieren. In diesem Fall ist es sehr effektiv,daß dieSprühstoßgeschwindigkeitso gesteuert wird, daß sienicht mehr reduziert wird, wie in 23 gezeigt ist,sondern daß sieauch füreine kurze Zeit nach dem Kraftstoffeinspritzbeginn erhöht wird,wie in 24 gezeigt ist,wodurch die Sprühstoßdurchdringungsdistanzerhöhtwird, um danach abrupt zu fallen.
    [0111] Beider Schichtladungsverbrennung neigt ein Kraftstoffsprühstoß andererseitsoftmals dazu, unmittelbar nach Beginn der Kraftstoffeinspritzungmit der Kolbenoberseite und anderem zu kollidieren. Es ist vorteilhaft,daß dieSprühstoßgeschwindigkeitfür einekurze Zeit nach Beginn der Kraftstoffeinspritzung hoch gemacht wird.Je größer einsteuerbarer Bereich der Sprühstoßgeschwindigkeitist, desto größer istein gewährbarerBereich der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen,wodurch die Kraftstoffverbrennungssteuerung erleichtert wird. Deshalbist es, wie in 23 gezeigt,in dem Fall, in dem die Sprühstoßgeschwindigkeithoch gesteuert wird, effektiver im Vergleich zu dem herkömmlichen Kraftstoffsprühstoß.
    [0112] Alsnächsteswird eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahem auf diedazugefügtenZeichnungen beschrieben.
    [0113] Inden nachfolgenden Ausführungsbeispieleneinschließlichdem zweiten Ausführungsbeispiel werdendie gleichen Bauteile wie im ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichenBezugszeichen wie diejenigen im ersten Ausführungsbeispiel versehen undderen Erläuterungwird weggelassen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich aufdie unterschiedlichen Punkte.
    [0114] Daszweite Ausführungsbeispielunterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Konstruktionder Verwendung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Kraftstoffheizbauartund einer Steuervorrichtung hierfür, anstelle der Verwendung derKraftstoffeinspritzvorrichtung des Luftblastyps 3. 25 ist eine konzeptionelleDarstellung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 derHeizbauart und eine dazugehörigeelektrische Verschaltung und ein Kraftstoffrohr zeigt. Wie in 25 gezeigt ist, enthält die Kraftstoffeinspritzvorrichtungder Heizbauart 101 ein Kraftstoffeinspritzventil 102,das mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung 102a ausgebildetist, die sich zur Verbrennungskammer 2 hin öffnet, undzum Einspritzen von unter Druck stehendem Kraftstoff aus der Öffnung 102a indie Verbrennungskammer 2 vorgesehen ist, und eine Widerstandsheizung 103,die als Kraftstoffheizvorrichtung dient, um Kraftstoff, der durchdas Kraftstoffeinspritzventil 102 eingespritzt wird, zuerwärmen.Die Heizung 103 ist in einem Führungsende (einem unteren Endein 25) des unteren Körpers 55,der das Kraftstoffeinspritzventil 102 bildet, eingebaut.Ein Rohrverbinder 61 in dem Kraftstoffeinspritzventil 102 istmit einem Kraftstoffrohr 71 verbunden, in dem ein Druckregler 73 undeine Kraftstoffpumpe 75 vorgesehen sind. Die Pumpe 74 wird durcheinen damit verbundenen Motor 77 betrieben. Wenn die Pumpe 74 betriebenwird, wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) durchdie Pumpe 74 ausgegeben und als konstanter Hochdruckkraftstoffan das Kraftstoffeinspritzventil 102 geliefert.
    [0115] Wiein 25 gezeigt ist, istder Stecker 64 in dem Kraftstoffeinspritzventil 102 elektrischmit der ECU 30 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 102 arbeitetauf der Grundlage eines Einspritzsignals, das von der ECU 30 übertragenwird. Durch Betätigungdes Kraftstoffeinspritzventils 102 auf der Basis des Einspritzsignalsvon der ECU 30, wird der unter Hochdruck stehende Kraftstoffaus dem Einspritzventil 102 eingespritzt.
    [0116] Wiein 25 gezeigt ist, istdie Heizung 103 seriell mit einer elektrischen Stromsteuerungseinheit 104 undeiner Leistungsquelle 105 verbunden. Die elektrische Stromsteuerungseinheit 104 istelektrisch mit der ECU 30 verbunden und arbeitet auf derBasis eines Heizsignals, das von der ECU 30 übertragen wird.Durch den Betrieb der elektrischen Stromsteuereinheit 104 aufder Basis des Heizsignals von der ECU 30 wird die Heizung 103 mitEnergie versorgt, um Wärmezu erzeugen, wodurch der Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 102 eingespritzt wird,erwärmtwird.
    [0117] Eserfolgt eine detaillierte Beschreibung eines Kraftstoffeinspritzsteuervorgangs,den die ECU 30 ausführt,um die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz,die Sprühstoßgeschwindigkeit,den Sprühstoßpartikeldurchmesser,den Sprühstoßwinkelund die Sprühstoßform variabelzu gestalten. 26 zeigteine zugehörige "Kraftstoffeinspritzsteuerroutine" in der Gestalt einesAblaufdiagramms. Die ECU 30 führt diese Routine periodischan vorbestimmten Zeitintervallen während des Betriebs des Motors 1 durch.
    [0118] Zuerstist der Prozeß injedem Schritt 101 bis 103 der gleiche wie in jedemSchritt 101 bis 103 in dem Ablaufdiagramm aus 12, das hinsichtlich desersten Ausführungsbeispielsbeschrieben wurde.
    [0119] ImSchritt 204, der dem Schritt 103 folgt, bestimmtdie ECU 30 die Temperatur des Kraftstoffes, der durch dieHeizung 30 in Abhängigkeitvon dem gültigenVerbrennungsmuster erhitzt werden soll. Beispielsweise wird die "Kraftstofftemperatur" im Falle der "Aufwärmverbrennung" auf "hoch" festgelegt, wiein 27 gezeigt ist. Auf ähnlicheWeise wird in dem Fall der "Schichtladungsverbrennung" die "Kraftstofftemperatur" auf "niedrig" festgelegt, wiein 27 gezeigt ist. ImFalle einer "gleichmäßigen Verbrennung" wird die "Kraftstofftemperatur" auf "mittel" festgelegt, wiein 27 gezeigt ist.
    [0120] ImSchritt 205 stellt die ECU 30 die zeitlichen Steuerungenfür das Öffnen undSchließendes Kraftstoffeinspritzventils 102 entsprechend einer Änderungdes Kurbelwinkels in Abhängigkeitvon dem gültigenVerbrennungsmuster ein.
    [0121] ImSchritt 206 gibt die ECU 30 ein Kraftstoffeinspritzsignalaus, das die oben erwähnteneingestellten zeitlichen Steuerun gen für das Öffnen und Schließen desKraftstoffeinspritzventils 102 darstellt, während sieein Heizsignal ausgibt, das die obige bestimmte Kraftstofftemperaturdarstellt, an die Heizung 103 ausgibt.
    [0122] Wieoben erwähnt,wird die Heizung 103 in Abhängigkeit von dem Verbrennungsmustergesteuert, wodurch die Temperatur des von dem Kraftstoffeinspritzventil 102 einzuspritzendenKraftstoffs verändertwird. Wenn die Kraftstofftemperatur auf diese Weise geändert wurde,ist es fürKraftstofftröpfchen einfach,zu verdampfen, und der Kraftstoffpartikeldurchmesser wird verringert.Deshalb könnendie Sprühstoßgeschwindigkeit,der Sprühstoßpartikeldurchmesserund der Sprühstoßwinkelvariabel gesteuert werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispielbildet die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Kraftstoffheizbauart 101 eineSprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,eine Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,eine Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtung undeine Änderungsvorrichtungfür diezeitliche Einspritzung gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0123] Genauergesagt werden fürdie "Aufwärmverbrennung", wie in 27 gezeigt ist, durch Einstellender Kraftstofftemperatur auf "hoch" Sprühstoßeigenschaftenerzielt, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ kurz ist, die Sprühstoßgeschwindigkeitzum Zeitpunkt der Kollision mit der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 2 relativ niedrigist, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein ist und die Sprühstoßform einengroßenSprühwinkelaufgrund der Förderungder Verdampfung besitzt. Der größte Effektder Änderungender Sprühstoßgeschwindigkeitist ein erhöhterLuftwiderstand, der von der Sprühstoßzerstäubung herrührt, wodurch einEffekt hin sichtlich der Reduzierung der Sprühstoßgeschwindigkeit erzielt wird.
    [0124] Beider "Schichtladungsverbrennung" werden, wie in 27 gezeigt ist, durch Einstellender Kraftstofftemperatur auf "niedrig" Kraftstoffsprühstoßeigenschaftenerzielt, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ lang ist, die Sprühstoßgeschwindigkeitzum Zeitpunkt der Kollision mit der Wandoberfläche relativ hoch ist, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ groß istund die Sprühstoßform einenkleinen Sprühwinkelbesitzt.
    [0125] Beider "gleichmäßigen Verbrennung" werden, wie in 27 gezeigt ist, des weiterendurch Einstellen der Kraftstofftemperatur auf "mittel" Kraftstoffsprühstoßeigenschaften erzielt, sodaß die Sprühstoßdurchdringungsdistanzin etwa im mittleren Bereich liegt, die Sprühstoßgeschwindigkeit zum Zeitpunktder Kollision mit der Wandoberflächein etwa im mittleren Bereich liegt, der Sprühstoßpartikeldurchmesser in etwaim mittleren Bereich liegt und die Sprühstoßform einen mittleren Sprühstoßwinkel besitzt.
    [0126] Folglichkann in dem vorliegenden Ausführungsbeispielhinsichtlich des Motors 1, der ein Verbrauchsmuster inAbhängigkeitvon einem fürden Betriebszustand angemessenen Betriebszustand ändert, einKraftstoffsprühstoß an denMotor 1 geliefert werden, und die Kraftstoffverbrennungsleistungenin der Verbrennungskammer 2 im Motor 1 können verbessertwerden. Somit könnendie Motoreigenschaften wie die Kraftstoffsparsamkeit, die Abgasemission unddie Motorleistung verbessert werden.
    [0127] Alsnächsteswird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem drittenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung nachfolgend detailliert unter Bezugnahmeauf die dazugehörigenZeichnungen beschrieben.
    [0128] DiesesAusführungsbeispielunterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Konstruktionunter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbarenKraftstoffdruckbauart und dessen Steuervorrichtung, anstelle derVerwendung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Luftblasbauart 3. 28 ist eine konzeptionelleDarstellung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbarenKraftstoffdruckbauart 111 und eine dazugehörige elektrischeVerschaltung und ein Kraftstoffrohr zeigt. Wie in 28 gezeigt ist, enthält die Kraftstoffeinspritzvorrichtungder veränderbarenKraftstoffdruckbauart 111 ein Kraftstoffeinspritzventil 112,das mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung 102a ausgebildet ist,die sich in die Verbrennungskammer hin öffnet, und zum Einspritzenvon unter Druck stehendem Kraftstoff aus der Öffnung 102a in dieVerbrennungskammer 2 dient, und einen veränderbarenDruckregler 113, der als Kraftstoffdruckänderungsvorrichtung zur Änderungdes Drucks des Kraftstoffs, der an das Kraftstoffeinspritzventil 112 geliefertwerden soll, dient. Ein Rohrverbinder 61 ist in dem Kraftstoffeinspritzventil 112 miteinem Kraftstoffrohr 71 verbunden, in dem der veränderbareDruckregler 113 und eine Kraftstoffpumpe 74 vorgesehensind. Die Pumpe 74 wird durch einen dazugehörigen Motor 77 betrieben.Wenn die Pumpe 74 betrieben wird, wird Kraftstoff aus einemKraftstofftank (nicht gezeigt) durch die Pumpe 74 ausgegebenund als Kraftstoff mit einem konstant hohen Druck durch den veränder barenDruckregler 113 an das Kraftstoffeinspritzventil 112 geliefert.
    [0129] Wiein 28 gezeigt ist, istder Stecker 64 in dem Kraftstoffeinspritzventil 112 elektrischmit der ECU 30 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 112 arbeitetauf der Basis eines Einspritzsignals, das von der ECU 30 übertragenwird. Durch den Betrieb des Betriebskraftstoffeinspritzventils 112 aufder Basis des Einspritzsignals von der ECU 30 wird derunter Hochdruck stehende Kraftstoff aus dem Einspritzventil 112 eingespritzt.
    [0130] Wiein 28 gezeigt ist, istder veränderbareDruckregler 113 elektrisch mit der ECU 30 verbunden.Der veränderbareDruckregler 113 arbeitet auf der Basis eines Drucksignals,das von der ECU 30 übertragenwird. Durch den Betrieb des veränderbarenDruckreglers 113 auf der Basis des Drucksignals von derECU 30, wird der Druck des Kraftstoffs, der an das Kraftstoffeinspritzventil 112 geliefertwerden soll, verändert.
    [0131] Eserfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der Details eines Kraftstoffeinspritzsteuerprozesses,den die ECU 30 ausführt,um die Kraftstoffsprühstoßdurchdringungsdistanz,die Sprühstoßgeschwindigkeit,den Sprühstoßpartikeldurchmesser,den Sprühstoßwinkelund die Sprühstoßform variabelzu gestalten. 29 zeigteine dazugehörige "Kraftstoffeinspritzsteuerroutine" in Form eines Ablaufdiagramms. DieECU 30 führtdiese Routine periodisch zu vorbestimmten Zeitintervallen während desBetriebes des Motors 1 durch.
    [0132] Zuerstist der Prozeß injedem Schritt 101 bis 103 der gleiche wie jenerin jedem Schritt 101 bis 103 im Ablaufdiagrammaus
    [0133] 12, in dem das erste Ausführungsbeispielbeschrieben wird.
    [0134] ImSchritt 304, der dem Schritt 103 folgt, bestimmtdie ECU 30 den Kraftstoffdruck, der durch den veränderbarenDruckregler 113 in Abhängigkeitvon dem gültigenVerbrennungsmuster eingestellt werden soll. Beispielsweise wirdder "Kraftstoffdruck" in der "Aufwärmverbrennung" auf "niedrig" festgelegt, wiein 30 gezeigt ist. Auf ähnlicheWeise wird in dem Fall der "Schichtladungsverbrennung" der "Kraftstoffdruck" auf "hoch" festgelegt, wiein 30 gezeigt ist. ImFalle einer "gleichmäßigen Verbrennung" wird der "Kraftstoffdruck" auf "mittel" festgelegt, wiein 30 gezeigt ist.
    [0135] ImSchritt 305 stellt die ECU 30 die zeitlichen Steuerungenfür das Öffnen/Schließen desKraftstoffeinspritzventils 112 entsprechend einer Veränderungdes Kurbelwinkels in Abhängigkeitvon dem gültigenVerbrennungsmuster ein.
    [0136] ImSchritt 306 gibt die ECU 30 ein Kraftstoffeinspritzsignalaus, das den zeitlichen Steuerungen des Öffnens und Schließens desKraftstoffeinspritzventils 112 entspricht, während sieein Drucksignal ausgibt, das den vorbestimmten Kraftstoffdruck für den veränderbarenDruckregler 113 darstellt.
    [0137] Wieoben beschrieben, wird der veränderbareDruckregler 113 in Abhängigkeitvon dem Verbrennungsmuster gesteuert, wodurch der Druck des Kraftstoffs,der von dem Kraftstoffeinspritzventil 112 eingespritztwerden soll, verändertwird. Wenn sich der Kraftstoffdruck auf diese Weise ändert, wirdeine Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit, die von dem Kraftstoffeinspritzventil 112 eingespritztwerden soll, verändertund ferner wird die Kraftstoffeinspritzenergie verändert. Deshalb kanndie Sprühstoßgeschwindigkeitund der Sprühstoßpartikeldurchmesservariabel gesteuert werden. Jedoch ändert sich der Sprühwinkelim besonderen nicht, da sich der Effekt, der aus der Zerstäubung desKraftstoffsprühstoßes resultiert,und der Effekt, der aus der Veränderungder Sprühstoßgeschwindigkeitresultiert, einander gegenseitig auslöschen. In dem vorliegendenAusführungsbeispielbildet die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbarenKraftstoffdruckbauart 111 die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, dieSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,die Sprühwinkeländerungsvorrichtungund die Änderungsvorrichtungfür diezeitliche Steuerung des Sprühstoßes dervorliegenden Erfindung.
    [0138] Genauergesagt werden durch Einstellen des Kraftstoffdruckes auf "niedrig" bei der "Aufwärmverbrennung" wie in 30 gezeigt ist, Sprühstoßeigenschaftenerzielt, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ kurz ist, die Sprühstoßgeschwindigkeitzur Zeit der Kollision mit der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 2 relativniedrig ist, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ groß istund die Sprühstoßform standardmäßig ist.Als ein Effekt der Änderungender Sprühstoßgeschwindigkeitkann eine Zunahme oder Abnahme der Sprühstoßgeschwindigkeit bewirkt werden.
    [0139] Für die "Schichtladungsverbrennung" werden andererseits,wie in 30 gezeigt ist,durch Einstellen des Kraftstoffdruckes auf "hoch" Kraftstoffsprühstoßeigenschaftenerzielt, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzrelativ lang ist, die Sprühstoßgeschwindigkeitzum Zeitpunkt der Kollision mit der Wandoberfläche relativ hoch ist, der Sprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein ist, und die Sprühstoßform standardmäßig ist.
    [0140] Beider "gleichmäßigen Verbrennung" werden des weiterendurch Einstellen des Kraftstoffdruckes auf "mittel", wie in 30 gezeigtist, Kraftstoffsprühstoßeigenschaftenerzielt, so daß dieSprühstoßdurchdringungsdistanzin etwa im mittleren Bereich liegt, die Sprühstoßgeschwindigkeit zum Zeitpunktder Kollision mit der Wandoberflächein etwa im mittleren Bereich liegt, der Sprühstoßpartikeldurchmesser in etwaim mittleren Bereich liegt und die Sprühstoßform standardmäßig ist.
    [0141] Folglichkann in dem vorliegenden Ausführungsbeispielhinsichtlich des Motors 1, der ein Verbrennungsmuster gemäß einemBetriebszustand verändert,ein fürden Betriebszustand angemessener Kraftstoffsprühstoß an den Motor 1 geliefertwerden, und die Verbrennungseigenschaften in der Verbrennungskammer 2 indem Motor 1 könnenverbessert werden. Somit könnendie Motoreigenschaften wie die Kraftstoffsparsamkeit, die Abgasemission unddie Motorleistung verbessert werden.
    [0142] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispielbegrenzt, sondern ein Teil ihrer Konstruktion kann in geeigneterWeise abgeändertwerden, beispielsweise folgendermaßen.
    [0143] Obwohlin dem ersten Ausführungsbeispiel Luftals Gas verwendet wird, das mit dem Kraftstoff in Kollision gebrachtwird, kann auch jedes andere spezifische Gas verwendet werden.
    [0144] Obwohlin dem zweiten Ausführungsbeispiel dieHeizung 103 in dem Kraftstoffeinspritzventil 102 alsKraftstoffheizungsvorrichtung vorgesehen ist, um Kraftstoff zu erwärmen, kanndie Kraftstoffheizungsvorrichtung in den Kraftstoffkanal direktvor dem Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen sein. Alternativ kanndie Kraftstoffheizvorrichtung zur Sicherstellung der An sprechbarkeit,in jedem einer Vielzahl an Kraftstoffversorgungskanälen vorgesehensein, um den Kraftstoff auf verschiedene Temperaturen zu erhitzen.In diesem Fall werden die Kanälewahlweise verwendet.
    [0145] Inden zweiten und dritten Ausführungsbeispielensind die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der Kraftstoffheizungsbauart 101 unddie Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbaren Kraftstoffbauart 111 individuellvorgesehen, aber deren Funktionen können kombiniert werden. Indiesem Fall kann ein variabler Bereich der Kraftstoffsprühstoßeigenschaftenetwas ausgedehnt werden.
    [0146] Inden obigen Ausführungsbeispielensind die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Luftblasbauart 3,die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 101 der Kraftstofferwärmungsbauartund die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbaren Kraftstoffdruckbauart 111 vorgesehen,um alle Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtungen,Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungenund Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtungender vorliegenden Erfindung zu bilden. Alternativ kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungvorgesehen sein, die wenigstens eine Vorrichtung aus der Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,der Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund der Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung bildet.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zur Verwendungin einem Verbrennungsmotor (1) der Direkteinspritzbauart,bei der Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (2)eingespritzt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungdazu angepaßt ist,wahlweise zwischen einem Schichtladungsverbrennungsmodus zur Sammlungeines Kraftstoffsprühstoßes naheeiner Zündkerze(11), die in der Verbrennungskammer (2) angeordnetist, und einem gleichmäßigen Verbrennungsmoduszur gleichmäßigen Verteilungeines Kraftstoffsprühstoßes durchdie gesamte Verbrennungskammer zu schalten, dadurch gekennzeichnet,daß siewenigstens eine aus den folgenden Vorrichtungen aufweist: eineSprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtungzur Änderungeiner Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstoßes, eine Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungzur Änderungeines Partikeldurchmessers des Kraftstoffsprühstoßes und eine Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtungzur Änderung einesWinkels des Kraftstoffsprühstoßes.
    [2] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch1, des weiteren aufweisend: eine Betriebszustandserfassungsvorrichtungzur Erfassung eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors, und eineSteuerungsvorrichtung (30) zur Steuerung von wenigstenseiner Vorrichtung aus der Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, derSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund der Sprühwinkeländerungsvorrichtung, zurSteuerung der Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,des Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmessers unddes Kraftstoffsprühwinkelsauf der Basis des Betriebszustandes, der von der Betriebszustandserfassungsvorrichtungerfaßtwurde.
    [3] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch2, wobei die Steuerungsvorrichtung die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, dieSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtungim gleichmäßigen Verbrennungsmodusso steuert, daß dieKraftstoffsprühstoßgeschwindigkeitim relativen Mittelbereich liegt, der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserrelativ klein ist und der Kraftstoffsprühwinkel im relativem Mittelbereichliegt.
    [4] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch2, wobei der Verbrennungsmotor (1) einen Zylinder und einenKolben (6) enthält,die die Verbrennungskammer (2) bilden, die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungdes weiteren eine Vorrichtung zur Änderung der zeitlichen Steuerungder Kraftstoffeinspritzung aufweist, und die Steuervorrichtungdie Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,die Sprühwinkeländerungsvorrichtungund die Änderungsvorrichtungzur zeitlichen Steuerung der Einspritzung im gleichmäßigen Verbrennungsmodussteuert, um die Kraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,den Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserund den Kraftstoffsprühwinkelin Verbindung mit der fertigen Steuerung der Kraftstoffeinspritzungso zu steuern, daß der Kraftstoffsprühstoß relativschwach mit einer Oberseite eines Kolbens (6) und einerInnenwand des Zylinders kollidiert.
    [5] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch2, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtungim Schichtladungsverbrennungsmodus so steuert, daß die Kraft stoffsprühstoßgeschwindigkeitrelativ hoch ist, der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesser relativklein ist und der Kraftstoffsprühstoßwinkel relativklein ist.
    [6] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch2, wobei der Verbrennungsmotor (1) einen Zylinderund einen Kolben (6) besitzt, die die Verbrennungskammer(2) ausbilden, die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungdes weiteren eine Vorrichtung zur Änderung einer zeitlichen Steuerungder Kraftstoffeispritzung aufweist, und die Steuerungsvorrichtung(30) die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, dieSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtung,die Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtungund die Änderungsvorrichtungzur zeitlichen Steuerung der Einspritzung in dem Schichtladungsverbrennungsmodusso steuert, daß dieKraftstoffsprühstoßgeschwindigkeit,der Kraftstoffsprühstoßpartikeldurchmesserund der Kraftstoffsprühwinkelin Verbindung mit der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffeinspritzungso gesteuert wird, daß derKraftstoffsprühstoß relativstark mit einer Oberseite des Kolbens (6) und einer Innenwanddes Zylinders kollidiert.
    [7] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, wobei die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühstoßwinkeländerungsvorrichtungdurch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Luftblasbauart gebildetwerden, die folgendes aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil(43), das eine Kraftstoffeinspritzöffnung (69a) besitzt,die sich in die Verbrennungskammer (2) öffnet und einen unter Druckstehenden Kraft stoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung (69a)in die Verbrennungskammer (2) einspritzt; ein Gaseinblasventil(44), das eine Gaseinblasöffnung (69b) besitzt,die sich in die Verbrennungskammer (2) öffnet und ein unter Druck stehendesGas durch die Gaseinblasöffnungin die Verbrennungskammer einbläst; dieGaseinblasöffnungund die Kraftstoffeinspritzöffnungso ausgerichtet sind, daß dasdurch die Gaseinblasöffnungeingeblasene Gas mit den durch die Kraftstoffeinspritzöffnung eingespritztenKraftstoffsprühstoß kollidiert.
    [8] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, wobei die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung,die Sprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtungdurch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Heizbauart gebildetwerden, die folgende Bauteile aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil(43), das eine Kraftstoffeinspritzöffnung besitzt, die sich indie Verbrennungskammer (2) öffnet und einen unter Druckstehenden Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung indie Verbrennungskammer einspritzt; und eine Kraftstoffheizvorrichtungzum Erhitzen des einzuspritzenden Kraftstoffs.
    [9] Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, wobei die Sprühstoßgeschwindigkeitsänderungsvorrichtung, dieSprühstoßpartikeldurchmesseränderungsvorrichtungund die Sprühwinkeländerungsvorrichtung durcheine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der veränderbaren Kraftstoffdruckbauartgebildet werden, die folgende Bauteile aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil(43), das eine Kraftstoffeinspritzöffnung besitzt, die sich indie Verbrennungskammer (2) öffnet und einen unter Druckstehenden Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung indie Verbrennungskammer (2) einspritzt; und eine Kraftstoffdruckänderungsvorrichtungzur Änderungeines Drucks des Kraftstoffs, der an das Kraftstoffeinspritzventilgeliefert werden soll.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-01-07| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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