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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für eine Multikraftstoffbrennkraftmaschine einer Kompressionszündungsart, die in der Lage ist, eine gemischte Verbrennung von einer Vielzahl von Arten von Kraftstoffen durchzuführen.
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STAND DER TECHNIK
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In der Vergangenheit wurden Multikraftstoffbrennkraftmaschinen entwickelt, die in der Lage sind, eine gemischte Verbrennung von einer Vielzahl von Arten von Kraftstoffen, wie zum Beispiel einem Flüssigkraftstoff (zum Beispiel Leichtöl, Benzin, etc.) und einem gasförmigen Kraftstoff (zum Beispiel komprimiertes Erdgas, Wasserstoffgas, etc.) durchzuführen.
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Zum Beispiel wurde in einem ersten Patentdokument eine Kompressionszündungsbrennkraftmaschine offenbart, die als einen Hauptkraftstoff einen gasförmigen Kraftstoff, wie zum Beispiel Erdgas, Propan, Biogas, Deponiegas oder Wasserstoffgas, etc., und als einen Pilotkraftstoff Dieselkraftstoff oder Dimethylester verwendet, was sich leichter als der Hauptkraftstoff selbst entzündet. In der Kompressionszündungsbrennkraftmaschine, die in dem ersten Patentdokument beschrieben ist, wird der Hauptkraftstoff in einen Zylinder in dem Einlasshub oder in dem frühen Stadium des Kompressionshubs eingespritzt, sodass ein vorgemischtes Gas darin durch den Hauptkraftstoff und eine Einlassluft ausgebildet wird. Zu dieser Zeit ist die Menge des Hauptkraftstoffs, der in den Zylinder eingespritzt wird, begrenzt, um ein Klopfen zu verhindern. Ferner wird während des Kompressionshubs der Pilotkraftstoff in den Zylinder eingespritzt und zur gleichen Zeit wird eine zusätzliche Menge von Hauptkraftstoff in den Zylinder in der Nähe des oberen Totpunkts eingespritzt, um die Lastanforderung der Maschine zu erfüllen.
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In jedem von einem zweiten Patentdokument und einem dritten Patentdokument ist eine Kompressionszündungsbrennkraftmaschine offenbart, die einen flüssigen Kraftstoff und einen gasförmigen Kraftstoff verwendet. In der Kompressionszündungsbrennkraftmaschine, die in jedem von dem zweiten und dem dritten Patentdokument beschrieben ist, wird der gasförmige Kraftstoff in einem Einlassanschluss von einem Gasinjektor eingespritzt. Außerdem wird das Timing bzw. die Zeit zum Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs von dem Gasinjektor zwischen einem Zeitpunkt, an dem ein Auslass- bzw. Abgasventil geschlossen war, und einem Zeitpunkt, an dem ein Einlassventil geschlossen ist, in dem Einlasshub eingestellt.
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In einem vierten Patentdokument ist eine Kompressionszündungsbrennkraftmaschine offenbart, die Leichtöl und Erdgas verwendet. Außerdem ist in dem vierten Patentdokument auch ein System offenbart, das die Menge an zu der Brennkraftmaschine zuzuführendem Erdgas gemäß der Maschinenlast der Brennkraftmaschine steuert.
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Das fünfte Patentdokument offenbart, dass mindestens ein Motorbetriebsparameter, der nicht der gesamte Kraftstoffenergieinhalt ist, berücksichtigt wird, wenn zwischen Betriebsmodi in einer Dual-Kraftstoff- oder einer anderen Multimodus-Maschine (20) gewechselt wird, um einen sanften Übergang zwischen den Modi aufrechtzuerhalten. Der Parameter umfasst vorzugsweise mindestens eines von Primärkraftstoffüberschussluftverhältnis (Lambda) und Zündzeitpunkt und wird vorzugsweise zusätzlich zu der gesamten Kraftstoffenergiegehaltsteuerung gesteuert. Die Lambdaregelung ist besonders vorteilhaft, da sie es dem Steuersystem ermöglicht, die Unfähigkeit des Motors zu kompensieren, die momentane Luftmasse in der Verbrennungskammer während der Übergangsperiode wesentlich zu verändern. Zum Beispiel umfasst der gesteuerte Parameter während eines Übergangs von der Betriebsart mit gezündetem gasförmigen Kraftstoff zu Dieselmodus vorzugsweise Diesel-Lambda, und der Steuerschritt umfasst das Einstellen von Diesel-Lambda bei einem relativ hohen Wert zu Beginn der Übergangsperiode und danach das Reduzieren von Diesel-Lambda während der Übergangszeit.
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Das sechste Patentdokument betrifft ein ähnliches System.
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LITERATURSTELLEN LISTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Erstes Patentdokument: JP 2007 - 507 641 A
- Zweites Patentdokument: JP H11 - 148 382 A
- Drittes Patentdokument: JP H07 - 11 983 A
- Viertes Patentdokument: JP 2010 - 133 337 A
- Fünftes Patentdokument: US 7 270 089 B2
- Sechstes Patentdokument: US 2010/0 332 106 A1
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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In den Multikraftstoffbrennkraftmaschinen der Kompressionszündungsart ist es durch ein Verwenden eines flüssigen Kraftstoffs, der durch eine Kompression gezündet werden kann, und eines gasförmigen Kraftstoffs, der in einer Zündfähigkeit niedriger als der flüssige Kraftstoff ist, als Kraftstoffe möglich, den flüssigen Kraftstoff und den gasförmigen Kraftstoff zu veranlassen, verbrennt zu werden oder mit dem flüssigen Kraftstoff, der als eine Zündquelle verwendet wird, abzubrennen. In solchen Multikraftstoffbrennkraftmaschinen gibt es zwei Fälle, das heißt, einen Fall, in dem eine Brennkraftmaschine durch ein Veranlassen der Verbrennung von lediglich dem flüssigen Kraftstoff betrieben wird, und den anderen Fall, in dem eine Brennkraftmaschine durch ein Veranlassen der Verbrennung des flüssigen Kraftstoffs und des gasförmigen Kraftstoffs betrieben wird.
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Im vorliegenden Fall ist in dem gleichen Betriebszustand ein äquivalentes Verhältnis eines Gemisches (stöchiometrisches Luftkraftstoffverhältnis/Ist-Luftkraftstoffverhältnis), das optimal für die Verbrennung von lediglich dem flüssigen Kraftstoff ist, verschieden von jenem, das optimal für die Verbrennung des flüssigen Kraftstoffs und des gasförmigen Kraftstoffs ist. Aus diesem Grund, wenn das äquivalente Verhältnis eines Gemisches in einem Zylinder hinsichtlich eines Betriebszustands einer Brennkraftmaschine in einer einheitlichen bzw. uniformen Art und Weise gesteuert wird, besteht eine Gefahr eines Verursachens einer Fehlzündung oder eines Anstiegs in der Emissionsmenge von Kohlenwasserstoff (HC).
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der Probleme, wie sie vorangehend genannt sind, gemacht und hat als ihre Aufgabe, eine Erzeugung einer Fehlzündung und eines Anstiegs in der Emissionsmenge von HC in einer Multikraftstoffbrennkraftmaschine einer Kompressionszündungsart zu unterdrücken, die als Kraftstoffe einen flüssigen Kraftstoff, der durch eine Kompression gezündet werden kann, und einen gasförmigen Kraftstoff verwendet, der in einer Zündfähigkeit niedriger als der flüssige Kraftstoff ist.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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In der vorliegenden Erfindung ist in einer Multikraftstoffbrennkraftmaschine einer Kompressionszündungsart in Fällen, in denen ein flüssiger Kraftstoff und ein gasförmiger Kraftstoff veranlasst werden, mit dem flüssigen Kraftstoff, der als eine Zündquelle verwendet wird, zu verbrennen, das äquivalente Verhältnis bzw. Gleichgewichtsverhältnis einer Mischung in einem Zylinder gemacht, um anzusteigen bzw. sich zu erhöhen, und die Erhöhungsrate von diesem wird gemäß einem Betriebszustand der Maschine geändert, verglichen mit dem Fall, in dem lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen.
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Genauer gesagt liegt ein Steuersystem für eine Multikraftstoffbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Steuersystem für eine Multikraftstoffbrennkraftmaschine einer Kompressionszündungsart, die einen flüssigen Kraftstoff, der in der Lage ist, durch eine Kompression gezündet zu werden, und einen Gaskraftstoff bzw. einen gasförmigen Kraftstoff verwendet, der in einer Zündfähigkeit geringer als der flüssige Kraftstoff ist, und die mit einer Äquivalentverhältnissteuereinheit versehen ist, in der in dem gleichen Betriebszustand in Fällen, in denen der flüssige Kraftstoff und der gasförmige Kraftstoff veranlasst werden, verbrannt zu werden mit dem flüssigen Kraftstoff, der als eine Zündquelle verwendet wird, das Äquivalentverhältnis bzw. Ausgleichsverhältnis eines Gemisches in einem Zylinder gemacht wird, sich zu erhöhen, im Vergleich mit dem Fall, in dem lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen, und das Anstiegsverhältnis des Äquivalentverhältnisses hinsichtlich des Falls, in dem lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen, kleiner gemacht wird, wenn eine Maschinenlast im Vergleich zu der Zeit gering ist, bei der die Maschinenlast hoch ist, oder wenn eine Maschinendrehzahl im Vergleich zu der Zeit gering ist, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch in Fällen, in denen der flüssige Kraftstoff und der gasförmige Kraftstoff veranlasst werden, zu verbrennen, oder in Fällen, in denen lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen, gleichermaßen möglich, die Erzeugung einer Fehlzündung als auch den Anstieg in der Emissionsmenge von HC zu unterdrücken. Außerdem ist es in Fällen, bei denen der flüssige Kraftstoff und der gasförmige Kraftstoff veranlasst werden, zu verbrennen, wenn die Maschinenlast relativ gering ist oder wenn die Maschinendrehzahl relativ gering ist, möglich, die Sauerstoffkonzentration um den flüssigen Kraftstoff herum, der als die Zündquelle verwendet wird, darin zu unterdrücken, in einem übermäßigen Ausmaß lokal gering zu werden.
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Wenn die Maschinenlast sehr gering ist und die Maschinendrehzahl sehr gering ist in Fällen, in denen der flüssige Kraftstoff und der Gaskraftstoff veranlasst werden, zu verbrennen, falls das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder gemacht ist, sich zu erhöhen, wird es einfach bzw. leicht, eine lokale übermäßige Verringerung in der Sauerstoffkonzentration in einer Brennkammer von diesem zu erzeugen. Entsprechend, wenn die Maschinenlast gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Last ist und die Maschinendrehzahl gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Drehzahl ist in Fällen, in denen der flüssige Kraftstoff und der gasförmige Kraftstoff veranlasst werden, zu verbrennen, kann die Äquivalentverhältnissteuereinheit das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder verringern verglichen mit dem Fall, in dem lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen.
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Im vorliegenden Fall ist die vorgeschriebene Last und die vorgeschriebene Drehzahl jeweils ein Schwellenwert eines Betriebsbereichs, durch die beurteilt werden kann, dass in Fällen, in denen der flüssige Kraftstoff und der gasförmige Kraftstoff veranlasst werden, zu verbrennen mit dem flüssigen Kraftstoff, der als die Zündquelle verwendet wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder gemacht wird, um mehr als in dem Fall anzusteigen, in dem lediglich der flüssige Kraftstoff veranlasst wird, zu verbrennen, eine lokale übermäßige Verringerung in der Sauerstoffkonzentration in der Brennkammer des Zylinders auftreten wird. Gemäß dem Vorangehenden ist es in einem Niederlast- und Niederdrehzahlbereich möglich, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit die Sauerstoffkonzentration um den flüssigen Kraftstoff herum, der als die Zündquelle verwendet wird, darin zu unterdrücken, lokal übermäßig klein zu werden.
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Außerdem kann eine Zusammensetzung des zuzuführenden Gaskraftstoffs sich in Abhängigkeit von einer Verwendungsumgebung der Multikraftstoffbrennkraftmaschine ändern. Entsprechend kann das Steuersystem für eine Multikraftstoffbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Zusammensetzungserfassungseinheit versehen sein, die dazu dient, eine Zusammensetzung des Gemisches in dem Zylinder zu erfassen. Dann, in Fällen, in denen der Flüssigkraftstoff und der Gaskraftstoff zum Verbrennen gebracht werden, kann die Äquivalentverhältnissteuereinheit eine Erhöhungsrate oder eine Verringerungsrate zu der Zeit eines Erhöhens oder Verringerns des Äquivalentverhältnisses des Gemisches in dem Zylinder mehr als in dem Fall ändern, in dem lediglich der Flüssigkraftstoff zum Verbrennen gebracht wird, in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des Gaskraftstoffs, die durch die Zusammensetzungserfassungseinheit erfasst wird. Demgemäß können Effekte, wie die vorangehend genannten, selbst in Fällen erlangt werden, in denen die Zusammensetzung des zuzuführenden Gaskraftstoffs geändert wurde.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Erzeugung einer Fehlzündung und eines Anstiegs der Emissionsmenge von HC in einer Multikraftstoffbrennkraftmaschine der Kompressionszündungsart zu unterdrücken, die als Kraftstoffe einen flüssigen Kraftstoff, der durch eine Kompression gezündet werden kann, und einen gasförmigen Kraftstoff verwendet, der in einer Zündfähigkeit geringer als der flüssige Kraftstoff ist.
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Figurenliste
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- [1] ist eine Ansicht, die die schematische Konstruktion einer Brennkraftmaschine als auch deren Kraftstoffsystem und deren Einlass- und Auslasssysteme gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [2] ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen individuellen Betätigungs- bzw. Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und entsprechenden Soll-Äquivalentverhältnissen eines Gemisches in einem Zylinder 2 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei (a) in 2 die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer Diffusionsverbrennung von lediglich Leichtöl zeigt und (b) in 2 die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG zeigt.
- [3] ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Äquivalentverhältnissteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [4] ist ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen individuellen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und entsprechenden Sollbeträgen bzw. Sollmengen von Einlassluft gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei (a) in 4 die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer Diffusionsverbrennung von lediglich Leichtöl zeigt und (b) in 4 die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG zeigt.
- [5] ist eine Ansicht, die die schematische Konstruktion einer Brennkraftmaschine als auch deren Kraftstoffsystem und deren Einlass- und Auslasssysteme gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [6] ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Äquivalentverhältnissteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Hiernach werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung basierend auf den angefügten Zeichnungen beschrieben werden. Allerdings sind die Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen usw. von Komponententeilen, welche in den Ausführungsformen beschrieben sind, nicht dazu gedacht, den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung auf diese alleine zu beschränken, insbesondere solange es keine spezifischen Bemerkungen dazu gibt.
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Erste Ausführungsform
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[Schematische Konstruktion]
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1 ist eine Ansicht, die die schematische Konstruktion einer Brennkraftmaschine als auch deren Kraftstoffsystem und deren Einlass- und Auslasssysteme gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Brennkraftmaschine 1 ist eine Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, die in der Lage ist, Leichtöl und komprimiertes Erdgas (hiernach als CNG bezeichnet) als Kraftstoffe zu verwenden. Die Brennkraftmaschine 1 ist eine Kompressionszündungsbrennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 1 kann durch ein Verbrennen oder Abbrennen von Leichtöl und CNG in einer gemischten Art und Weise betrieben werden oder kann auch durch ein Verbrennen oder Abbrennen von lediglich Leichtöl betrieben werden. Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass in dieser Ausführungsform das Leichtöl einem Flüssigkraftstoff bzw. flüssigen Kraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht und das CNG einem Gaskraftstoff bzw. gasförmigen Kraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht.
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Die Brennkraftmaschine 1 hat vier Zylinder 2. Ein Einlassanschluss 4 und ein Auslass- bzw. Abgasanschluss (nicht gezeigt) sind mit einer Brennkammer in einem oberen Abschnitt des Inneren von jedem Zylinder 2 verbunden. Ein Öffnungsabschnitt des Einlassanschlusses 4 der Brennkammer wird durch ein Einlassventil geöffnet und geschlossen und ein Öffnungsabschnitt des Abgasanschlusses der Brennkammer wird durch ein Auslassventil geöffnet und geschlossen. Ein Einlassdurchgang 18 ist mit dem Einlassanschluss 4 verbunden. Ein Auslassdurchgang 19 ist mit dem Auslassanschluss verbunden.
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In dem Einlassdurchgang 18 sind ein Luftfilter 21, ein Luftmengenmesser 22 und ein Drosselventil 23 der Reihe nach in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite entlang der Luftströmung (Frischluft) angeordnet. Der Luftmengenmesser 22 erfasst eine Menge von Einlassluft, die in die Brennkraftmaschine 1 gesaugt wird. Das Drosselventil 23 steuert die Menge an Einlassluft in der Brennkraftmaschine 1 durch ein Ändern des Querschnittsbereichs des Einlassdurchgangs in einer Richtung, die die Richtung einer Strömung der Einlassluft in dem Einlassdurchgang rechtwinklig schneidet. Eine Abgasreinigungsvorrichtung 24 ist in dem Abgas- bzw. Abgabedurchgang 19 angeordnet. Die Abgasreinigungsvorrichtung 24 ist aus einem Abgasreinigungskatalysator, wie zum Beispiel einem Oxidationskatalysator, einem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator, etc., und einem Partikelfilter oder dergleichen zusammengesetzt, der dazu dient, Partikel bzw. Feinstaub in dem Abgas einzufangen.
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Jeder der Zylinder 2 ist mit einem Leichtölinjektor 8 versehen, der Leichtöl direkt in einen entsprechenden Zylinder 2 einspritzt. Die individuellen Leichtölinjektoren 8 sind mit einer Leichtöl-Common-Rail 10 verbunden. Ein Leichtölzuführdurchgang 12 hat ein Ende von diesem, das mit der Leichtöl-Common-Rail 10 verbunden ist. Der Leichtölzuführdurchgang 12 hat das andere Ende von diesem, das mit einem Leichtöltank 13 verbunden ist. Eine Pumpe 14 ist in dem Leichtölzuführdurchgang 12 angeordnet. Leichtöl wird unter Druck von dem Leichtöltank 13 zu der Leichtöl-Common-Rail 10 durch den Leichtölzuführdurchgang 12 mittels der Pumpe 14 zugeführt. Dann wird das Leichtöl, das in der Leichtöl-Common-Rail 10 mit Druck beaufschlagt wird, jeweils zu den individuellen Leichtölinjektoren 8 zugeführt.
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Außerdem sind in der Brennkraftmaschine 1 außerdem CNG-Injektoren 9 zum Einspritzen von CNG in jeweilige Einlassanschlüsse 4 der individuellen Zylinder 2 vorgesehen. Die individuellen CNG-Injektoren 9 sind mit einer CNG-Förderleitung 11 verbunden. Ein CNG-Zuführdurchgang 15 hat ein Ende von diesem, das mit der CNG-Förderleitung 11 verbunden ist. Der CNG-Zuführdurchgang 15 hat das andere Ende von diesem, das mit einem CNG-Tank 16 verbunden ist. CNG wird von den CNG-Tanks 16 zu der CNG-Förderleitung 11 durch den CNG-Zuführdurchgang 15 zugeführt. Dann wird das CNG von der CNG-Förderleitung 11 jeweils an die individuellen CNG-Injektoren 9 zugeführt.
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Ein Regulator bzw. eine Reguliereinrichtung 17 ist in dem CNG-Zuführdurchgang 15 angeordnet. Der Druck des zu der CNG-Förderleitung 17 zuzuführenden CNG wird durch den Regulator 17 reguliert. Ein Drucksensor 26 ist in dem CNG-Zuführdurchgang 15 an der stromaufwärtigen Seite des Regulators 17 angeordnet und ein Drucksensor 27 ist in der CNG-Förderleitung 11 angeordnet. Diese Drucksensoren 26, 27 dienen dazu, den Druck des CNG innerhalb des CNG-Zuführdurchgangs 15 und den Druck des CNG innerhalb der CNG-Förderleitung 11 jeweils zu erfassen.
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In Fällen, in denen die Brennkraftmaschine 11 durch ein Ausführen einer gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG betrieben wird, wird zuerst CNG in einen Einlassanschluss 4 von jedem Zylinder 2 von einem entsprechenden CNG-Injektor 9 eingespritzt. Als ein Ergebnis davon wird ein vorgemischtes Gas von Einlassluft (Luft) und CNG ausgebildet und das vorgemischte Gas wird in jeden Zylinder 2 zugeführt. Dann wird in jedem Zylinder 2 in der Nähe des oberen Kompressionstotpunkts Leichtöl in den Zylinder 2 von einem entsprechenden Leichtölinjektor 8 eingespritzt. Wenn das Leichtöl selbst gezündet wird, breitet sich eine Flamme in einer Brennkammer aus. Als ein Ergebnis davon werden das Leichtöl und das CNG verbrannt oder abgebrannt. Mit anderen Worten wird das CNG unter Verwendung des Leichtöls als eine Zündquelle verbrannt.
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Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine 1 mit einem einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 25 versehen. Der einlassseitige variable Ventilantriebsmechanismus 25 ist ein Mechanismus, der in der Lage ist, die Ventilzeit von jedem Einlassventil in einer variablen Art und Weise zu steuern. Die Menge an Luft in jedem Zylinder 2 kann durch ein Ändern der Ventilschließzeit des entsprechenden Einlassventils mittels des einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 25 reguliert werden.
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Genauer gesagt wird eine Referenzwertschließzeit eines Einlassventils eingestellt, um ein Punkt in der Zeit später als der untere Totpunkt des Kompressionshubs zu sein. Zu dieser Zeit, wenn die Ventilschließzeit des Einlassventils zu der unteren Totpunktseite des Kompressionshubs hin vorversetzt wird, wird die Menge der Luft, die von dem Inneren des entsprechenden Zylinders 2 zu dessen Einlassanschluss 4 zurückströmt, verringert werden. Als ein Ergebnis kann die Menge an Luft in dem Zylinder 2 erhöht werden. In diesem Fall verringert sich das Äquivalent- bzw. Gleichgewichtsverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2. Andererseits, wenn die Ventilschließzeit des Einlassventils von der Referenzventilschließzeit weiter zurückversetzt wird, wird die Menge der Luft, die von dem Inneren des Zylinders 2 in den Einlassanschluss 4 zurückströmt, erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die Menge der Luft in dem Zylinder 2 verringert werden. In diesem Fall erhöht sich das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2.
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Im vorliegenden Fall sei bemerkt, dass der einlassseitige variable Ventilantriebsmechanismus 25 ein Mechanismus sein kann, der die Öffnungs- und Schließzeit ohne ein Ändern des Betätigungswinkels des Einlassventils ändert. Außerdem kann der einlassseitige variable Ventilantriebsmechanismus 25 ein Mechanismus sein, der in der Lage ist, nicht lediglich die Öffnungs- und Schließzeit des Einlassventils, sondern auch dessen Betätigungswinkel zu ändern. In diesem Fall kann lediglich die Ventilschließzeit des Einlassventils geändert werden ohne ein Ändern der Ventilöffnungszeit des Einlassventils.
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 ist in Verbindung mit der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen. Der Luftmengenmesser 22 und die Drucksensoren 26, 27 sind elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Des Weiteren sind ein Kurbelwinkelsensor 28 und ein Beschleunigeröffnungssensor 29 elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Die Ausgabesignale von diesen Sensoren werden an die ECU 20 eingegeben.
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Der Kurbelwinkelsensor 28 erfasst einen Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine 1. Der Beschleunigeröffnungssensor 29 erfasst einen Grad einer Öffnung eines Beschleunigers des Fahrzeugs, an dem die Brennkraftmaschine 1 montiert ist. Die Ausgabesignale dieser individuellen Sensoren werden an die ECU 20 eingegeben. Die ECU 20 berechnet eine Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 basierend auf dem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 28 und berechnet außerdem eine Maschinenlast der Brennkraftmaschine 1 basierend auf dem Ausgabesignal des Beschleunigeröffnungssensors 29.
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Außerdem sind die Leichtölinjektoren 8, die CNG-Injektoren 9, die Pumpe 14, der Regulator 17, das Drosselventil 23 und der einlassseitige variable Ventilantriebsmechanismus 25 elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Daher werden diese Teile durch die ECU 20 gesteuert.
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[Äquivalentverhältnissteuerung]
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In der Brennkraftmaschine 1 wird in Fällen, in denen lediglich Leichtöl als ein Kraftstoff verwendet wird, eine Diffusions- bzw. Ausbreitungsverbrennung von lediglich dem Leichtöl in dem Inneren von jedem Zylinder 2 ausgeführt. Im vorliegenden Fall gibt es einen Unterschied zwischen einem Äquivalentverhältnis des Gemisches, das für die Ausbreitungsverbrennung von lediglich dem Leichtöl geeignet ist, und einem Äquivalentverhältnis des Gemisches, das für die gemischte Verbrennung des Leichtöls und des CNG geeignet ist (das heißt, ein Äquivalentverhältnis des Gemisches geeignet für die Ausbreitung einer Flamme in dem CNG zu der Zeit der Verbrennung des Leichtöls und des CNG mit dem Leichtöl, das als die Zündquelle verwendet wird). Insbesondere wird in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 auf einen Wert gesteuert wird, der für die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl geeignet ist, die Sauerstoffmenge zu groß werden und als ein Ergebnis gibt es eine Befürchtung, dass eine Fehlzündung auftreten kann. Außerdem wird in Fällen, in denen die Ausbreitungsverbrennung von Leichtöl ausgeführt wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 auf einen Wert gesteuert wird, der für die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG geeignet ist, die Sauerstoffmenge knapp werden und als ein Ergebnis wird es eine Befürchtung geben, dass die Emissionsmenge von HC ansteigen kann. Mit anderen Worten ist das Äquivalentverhältnis des Gemisches geeignet für die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG größer als jenes, welches für die Ausbreitungsverbrennung von Leichtöl geeignet ist.
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Entsprechend kann in dieser Ausführungsform das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 durch ein Regulieren der Ventilschließzeit des entsprechenden Einlassventils mittels des einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 20 gesteuert werden. 2 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen individuellen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 und entsprechenden Sollwerten des Äquivalentverhältnisses des Gemisches in einem Zylinder 2 (hiernach als Soll-Äquivalentverhältnisse bezeichnet) gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. (a) in 2 zeigt die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl und (b) in 2 zeigt die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG. In (a) und (b) in 2 repräsentiert die Abszisse eine Maschinendrehzahl Ne und die Ordinate repräsentiert eine Maschinenlast Qe. Dann stellt ein numerischer Wert auf jeder Kurve ein Soll-Äquivalentverhältnis TReq hinsichtlich eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 dar.
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Das Soll-Äquivalentverhältnis TReq hinsichtlich der gleichen Maschinenlast und der gleichen Anzahl von Maschinenumdrehungen pro Einheitszeit in (b) von 2 ist größer als jenes in (a) von 2. Mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform, falls der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in Fällen der gleiche ist, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wird das Äquivalentverhältnis des Gemisches in einem Zylinder gemacht, um anzusteigen, im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Diffusions- bzw. Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird. Als ein Ergebnis davon ist es in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird und in denen die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, möglich, eine Erzeugung einer Fehlzündung als auch eines Anstiegs in dem Emissionsbetrag von HC zu unterdrücken.
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Des Weiteren ist die Menge an zu jedem Zylinder 2 zuzuführender Luft kleiner, wenn die Maschinenlast gering ist, als wenn sie hoch ist, und/oder wenn die Maschinendrehzahl gering ist, als wenn sie hoch ist. Aus diesem Grund tritt in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird zu der Zeit, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in einem Zylinder 2 erhöht wird, eine Verknappung von Sauerstoff für eine Verbrennung leichter auf, wenn die Maschinenlast gering ist, anstatt wenn sie hoch ist, und/oder wenn die Maschinendrehzahl gering ist, anstatt wenn sie hoch ist.
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Aus diesem Grund wird es in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 gemacht ist, um bei einer uniformen bzw. einheitlichen Rate anzusteigen, mit Bezug auf den Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, ungeachtet der Maschinenlast oder der Maschinendrehzahl, eine Befürchtung geben, dass die Sauerstoffkonzentration um das Leichtöl herum, das eine Zündquelle wird, lokal übermäßig klein werden kann, wenn die Maschinenlast relativ gering ist oder wenn die Maschinendrehzahl relativ klein ist.
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Entsprechend wird in dieser Ausführungsform in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, die Erhöhungsrate zu der Zeit eines Veranlassens des Äquivalentverhältnisses des Gemisches in dem Zylinder 2, anzusteigen, mit Bezug auf den Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, gemäß der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl geändert.
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Die Differenz zwischen den Soll-Äquivalentverhältnissen TReq in (a) und (b) in 2 wird kleiner in Übereinstimmung mit dem Verringern einer Maschinenlast und/oder dem Verringern einer Maschinendrehzahl. Mit anderen Worten wird in dieser Ausführungsform in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, die Erhöhungsrate bzw. Anstiegsrate des Äquivalentverhältnisses hinsichtlich des Falls, in dem die Ausbreitungs- bzw. Diffusionsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, kleiner gemacht, wenn die Maschinenlast im Vergleich zu der Zeit klein ist, wenn die Maschinenlast hoch ist, und/oder wenn die Maschinendrehzahl im Vergleich zu der Zeit klein ist, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist. Als ein Ergebnis davon ist es in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn die Maschinenlast relativ klein ist oder wenn die Maschinendrehzahl relativ klein ist, möglich, die Sauerstoffkonzentration um das Leichtöl herum, das als die Zündquelle verwendet wird, darin niederzuhalten, lokal übermäßig klein zu werden.
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Hiernach wird ein Verweis auf eine Äquivalentverhältnissteuerung gemäß dieser Ausführungsform basierend auf einem Flussdiagramm, das in 3 gezeigt ist, gemacht werden. Dieser Ablauf wurde zuvor in der ECU 20 gespeichert und wird durch die ECU 20 in einer wiederholten Art und Weise ausgeführt.
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In diesem Ablauf werden zuerst in Schritt S101 die Maschinenlast Qe und die Anzahl von Umdrehungen pro Einheitszeit Ne der Brennkraftmaschine 1 berechnet. Hiernach wird in Schritt S102 bestimmt, ob die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG in der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt wird. In Fällen, in denen eine positive bzw. bejahende Bestimmung in Schritt S102 gemacht ist, wird dann die Verarbeitung von Schritt S103 ausgeführt. Andererseits in Fällen, in denen eine negative Bestimmung in Schritt S102 gemacht ist, das heißt in Fällen, in denen die Ausbreitungs- bzw. Diffusionsverbrennung von lediglich Leichtöl in der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt wird, wird dann die Verarbeitung von Schritt S106 ausgeführt.
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Im vorliegenden Fall wurde in der ECU 20 vorangehend ein Kennfeld gespeichert, das die Beziehung zwischen individuellen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 und entsprechenden Solllufteinlassmengen, wie in 4 gezeigt ist, gezeigt. (a) in 4 zeigt die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl und (b) in 4 zeigt die Beziehung von beiden in dem Fall eines Durchführens einer gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG. In (a) und (b) in 4 repräsentiert die Abszisse die Maschinendrehzahl Ne und die Ordinate repräsentiert die Maschinenlast Qe. Dann stellt ein numerischer Wert auf jeder Kurve eine Sollmenge von Einlassluft TGa hinsichtlich eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 dar.
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Die Sollmenge von Einlassluft TGa in (a) von 4 ist in solch einer Art und Weise eingestellt, dass das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 ein Soll-Äquivalentverhältnis wird, was in (a) von 2 gezeigt ist. Außerdem wird die Sollmenge von Einlassluft TGa in (b) von 4 in solch einer Art und Weise eingestellt, dass das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 ein Soll-Äquivalentverhältnis wird, was in (b) von 2 gezeigt ist. Entsprechend ist die Sollmenge an Einlassluft TGa hinsichtlich der gleichen Maschinenlast und der gleichen Anzahl von Maschinenumdrehungen pro Einheitszeit in (b) von 4 kleiner als jene in (a) von 4. Des Weiteren gilt, je kleiner die Maschinenlast und/oder je kleiner die Maschinendrehzahl ist, desto kleiner wird die Differenz zwischen den Sollmengen an Einlassluft TGa in (a) und in (b) von 4. Im vorliegenden Fall sei bemerkt, dass die Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und der Solleinlassluftmenge, wie in (a) und (b) von 4 gezeigt ist, in der ECU 20 als eine Funktion gespeichert werden kann.
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In Schritt S103 wird die Sollmenge an Einlassluft TGa durch die Verwendung des Kennfelds, das in (b) in 4 gezeigt ist, berechnet. Das heißt, die Sollmenge an Einlassluft TGa wird gemäß einem Soll-Äquivalentverhältnis in dem Fall eines Ausführens der gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG berechnet. Andererseits wird in Schritt S106 eine Sollmenge an Einlassluft TGa durch die Verwendung des Kennfelds, das in (a) von 4 gezeigt ist, berechnet. Das heißt, die Sollmenge an Einlassluft TGa wird entsprechend einem Soll-Äquivalentverhältnis in dem Fall eines Ausführens der Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl berechnet.
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Nachfolgend zu Schritt S103 oder nachfolgend zu Schritt S106 wird die Verarbeitung von Schritt S104 ausgeführt. In Schritt S104 wird eine Soll-Ventilschließzeit Tclose eines Einlassventils basierend auf der Sollmenge an Einlassluft TGa berechnet, die in Schritt S103 oder Schritt S106 berechnet ist. Die Beziehung zwischen der Sollmenge an Einlassluft TGa und der Soll-Ventilschließzeit Tclose des Einlassventils wurde vorab basierend auf Experimenten etc. erlangt und in der ECU 20 als ein Kennfeld oder eine Funktion gespeichert.
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Dann wird in Schritt S105 eine Steuerung der Ventilzeit mittels des einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 25 in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass die Ventilschließzeit des Einlassventils die Soll-Ventilschließzeit Tclose wird, die in Schritt S104 berechnet ist. Als ein Ergebnis davon in Fällen, in denen die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl in der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt wird, wird das Äquivalentverhältnis des Gemisches in einem Zylinder 2 hinsichtlich des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 gesteuert, um ein Soll-Äquivalentverhältnis zu werden, das in (a) von 2 gezeigt ist. Andererseits wird in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG in der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt wird, das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 hinsichtlich des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 gesteuert, um ein Soll-Äquivalentverhältnis zu werden, was in (b) in 2 gezeigt ist.
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Somit wird gemäß diesem Ablauf, falls der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 der gleiche ist in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 gemacht, um zu steigen im Vergleich mit dem Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird. Außerdem wird in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, die Erhöhungsrate des Äquivalentverhältnisses mit Bezug auf den Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, kleiner gemacht, wenn die Maschinenlast niedrig ist im Vergleich mit der Zeit, wenn die Maschinenlast hoch ist, und/oder wenn die Maschinendrehzahl klein ist im Vergleich mit der Zeit, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist.
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Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass anstelle des Kennfelds, das in (b) von 4 gezeigt ist, ein Kennfeld verwendet werden kann, das die Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und dem Verringerungsbetrag der Solleinlassluftmenge mit Bezug auf den Fall zeigt, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird in dem Fall eines Durchführens der gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG.
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[Modifikation]
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Im vorliegenden Fall wird ein Verweis auf eine Modifikation dieser ersten Ausführungsform gemacht werden. Wie vorangehend beschrieben ist, tritt in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG zu der Zeit ausgeführt wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in einem Zylinder 2 erhöht ist, eine Verknappung von Sauerstoff für eine Verbrennung leichter auf, wenn die Maschinenlast gering ist, als wenn sie hoch ist, und/oder wenn die Maschinendrehzahl gering ist, als wenn sie hoch ist. Aus diesem Grund gibt es in einem Niederlast- und Niederdrehzahlbereich, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 gemacht ist, um mehr zu steigen als in dem Fall eines Ausführens der Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl, eine Sorge, dass die Sauerstoffkonzentration um das Leichtöl herum, das als eine Zündquelle verwendet wird, lokal übermäßig klein werden werden kann.
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Entsprechend wird in dieser Modifikation in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn die Maschinenlast gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Last ist und die Maschinendrehzahl gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Drehzahl ist, das Äquivalentverhältnis bzw. Gleichgewichtsverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 veranlasst, sich weiter zu verringern als in dem Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, im Gegensatz dazu, wenn die Maschinenlast höher als die vorgeschriebene Last ist oder wenn die Maschinendrehzahl höher als die vorgeschriebene Drehzahl ist. Im vorliegenden Fall sind die vorgeschriebene Last und die vorgeschriebene Drehzahl jeweils ein Schwellenwert eines Betriebsbereichs, durch den es beurteilt werden kann, dass in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 gemacht ist, sich mehr zu erhöhen als in dem Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, die Sauerstoffkonzentration um das Leichtöl herum, das in einer Brennkammer des Zylinders eine Zündquelle wird, in einem übermäßigen Ausmaß lokal gering wird. Diese vorgeschriebene Last und vorgeschriebene Drehzahl kann vorausgehend basierend auf Experimenten, etc. erlangt werden.
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Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass auch in dieser Modifikation, in Fällen, in denen das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 veranlasst wird, zu sinken, die Einlassluftmenge veranlasst werden kann, durch ein Vorversetzen der Ventilschließzeit des Einlassventils mittels des einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 25 zu erhöhen. Außerdem wurde die Solleinlassluftmenge zu dieser Zeit vorausgehend bestimmt und in der ECU 20 gespeichert.
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Gemäß dieser Modifikation ist es in dem Niederlass- und Niederdrehzahlbereich möglich, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit die Sauerstoffkonzentration um flüssigen Kraftstoff herum, der als die Zündquelle verwendet wird, darin nieder zu halten, lokal übermäßig klein werden zu werden.
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Zweite Ausführungsform
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[Schematische Konstruktion]
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5 ist eine Ansicht, die die schematische Konstruktion einer Brennkraftmaschine als auch deren Kraftstoffsystem und deren Einlass- und Auslasssysteme gemäß dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im vorliegenden Fall wird lediglich eine unterschiedliche Konstruktion dieser zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform erläutert werden.
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In dieser Ausführungsform ist ein Zusammensetzungssensor 30 zum Erfassen der Zusammensetzung von CNG in einer CNG-Förderleitung 11 in der CNG-Förderleitung 11 angeordnet. Als der CNG-Zusammensetzungssensor 30 kann beispielhaft einer genannt werden, der die Zusammensetzung von CNG durch ein Messen einer Wärmeübertragungseigenschaft, einer elektrischen Eigenschaft, wie zum Beispiel einem Widerstand, etc., eine optische Eigenschaft oder dergleichen erfasst. Der CNG-Zusammensetzungssensor 30 ist elektrisch mit der ECU 20 verbunden und ein Ausgabesignal des CNG-Zusammensetzungssensors 30 wird an die ECU 20 eingegeben.
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[Äquivalentverhältnissteuerung]
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Auch in dieser Ausführungsform, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, falls der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 der gleiche ist in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wird das Äquivalentverhältnis des Gemisches in einem Zylinder 2 zum Steigen veranlasst im Vergleich mit dem Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird. Außerdem wird in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, die Erhöhungsrate des Äquivalentverhältnisses mit Bezug auf den Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, kleiner gemacht, wenn die Maschinenlast im Vergleich mit der Zeit gering ist, wenn die Maschinenlast hoch ist, und wenn die Maschinendrehzahl im Vergleich mit der Zeit klein ist, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist.
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Im vorliegenden Fall kann die Zusammensetzung des CNG, das zu einem CNG-Tank 16 zugeführt wird, in Abhängigkeit von einem Verwendungsumfeld der Brennkraftmaschine 1 variieren (das heißt, Verwendungsbereich eines Fahrzeugs, an dem die Brennkraftmaschine 1 montiert ist, etc.). Dann kann eine Änderung in der Zusammensetzung des CNG das Äquivalentverhältnis des Gemisches, das für die Ausbreitung einer Flamme in dem CNG geeignet ist, sich ändern. Mit anderen Worten kann sich das Äquivalentverhältnis des Gemisches ändern, das für die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG geeignet ist.
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Entsprechend wird in dieser Ausführungsform in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, die Erhöhungsrate zu der Zeit eines Veranlassens des Äquivalentverhältnisses des Gemisches in dem Zylinder 2, mehr als in dem Fall zu steigen, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, gemäß der Zusammensetzung des CNG geändert, welche durch den CNG-Zusammensetzungssensor 30 erfasst wird.
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Insbesondere werden die Zusammensetzungen des CNG, welche erwartet werden, verwendet zu werden, in eine Vielzahl von Gruppen eingeteilt bzw. klassifiziert basierend auf den Äquivalentverhältnissen des Gemisches, das für die Flammenausbreitung von diesen geeignet ist. Ferner wurden für jede Gruppe ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen individuellen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 und entsprechenden Soll-Einlassluftmengen, wie in (b) von 4 gezeigt ist, zeigen, vorbereitet und in der ECU 20 gespeichert. Dann wird zu der Zeit eines Ausführens der gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG, eine Soll-Einlassluftmenge unter Verwendung eines Kennfelds für eine Gruppe berechnet, zu der das CNG gehört, das aktuell bzw. vorliegend verwendet wird.
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Durch ein Regulieren der Ventilschließzeit eines Einlassventils, um so die Einlassluftmenge in der Brennkraftmaschine 1 zu steuern, um die Soll-Einlassluftmenge zu werden, die in der vorangehenden Art und Weise berechnet ist, kann das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 auf ein Äquivalentverhältnis hin gesteuert werden, das für die Flammenausbreitung in dem aktuell verwendeten CNG geeignet ist. Entsprechend, selbst in Fällen, in denen die Zusammensetzung des zu dem CNG-Tanks 16 zuzuführenden CNG geändert wurde, ist es möglich, die Erzeugung einer Fehlzündung und des Anstiegs in der Menge einer Emission HC zu der Zeit eines Ausführens der gemischten Verbrennung von Leichtöl und CNG zu unterdrücken.
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Hiernach wird ein Verweis auf eine Äquivalentverhältnissteuerung gemäß dieser zweiten Ausführungsform basierend auf einem Flussdiagramm, das in 6 gezeigt ist, gemacht werden. Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass dieser Ablauf derart ist, dass der Schritt S103 in dem Flussdiagramm, das in 3 gezeigt ist, durch Schritte S203 und S204 ersetzt wird. Deshalb wird lediglich eine Verarbeitung in Schritten S203 und S204 erläutert werden und die Erläuterung der anderen Schritte wird weggelassen. Dieser Ablauf wurde vorangehend in der ECU 20 gespeichert und wird durch die ECU 20 in einer wiederholten Art und Weise ausgeführt.
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In diesem Ablauf wird in Fällen, in denen eine bejahende Bestimmung in Schritt S102 gemacht ist, die Verarbeitung von Schritt S203 dann ausgeführt. In Schritt S203 wird die Zusammensetzung des derzeit verwendeten CNG ausgelesen, die durch den CNG-Zusammensetzungssensor 30 erfasst ist.
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Nachfolgend wird in Schritt S204 ein Kennfeld entsprechend der Zusammensetzung des CNG, die in Schritt S203 ausgelesen wird, aus der Vielzahl von Kennfeldern für die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgewählt, welche in der ECU vorausgehend gespeichert wurden, sodass eine Solleinlassluftmenge TGa durch die Verwendung des dementsprechend ausgewählten Kennfelds berechnet wird. Das heißt, die Solleinlassluftmenge TGa entsprechend einem Soll-Äquivalentverhältnis in dem Fall eines Ausführens der gemischten Verbrennung von Leichtöl und dem CNG, das derzeit verwendet wird, wird berechnet. Danach wird die Verarbeitung von Schritt S104 ausgeführt.
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Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass auch in dieser zweiten Ausführungsform, wie in der Modifikation der ersten Ausführungsform, in Fällen, in denen die gemischte Verbrennung von Leichtöl und CNG ausgeführt wird, wenn die Maschinenlast gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Last ist und die Maschinendrehzahl gleich wie oder geringer als eine vorgeschriebene Drehzahl ist, das Äquivalentverhältnis des Gemisches in dem Zylinder 2 vorgesehen werden kann, um sich weiter als in dem Fall zu verringern, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird. Dann kann die Verringerungsrate des Äquivalentverhältnisses des Gemisches in dem Zylinder 2 zu dieser Zeit mit Bezug auf den Fall, in dem die Ausbreitungsverbrennung von lediglich Leichtöl ausgeführt wird, gemäß der Zusammensetzung des CNG geändert werden, die durch den CNG-Zusammensetzungssensor 30 erfasst ist. Auch in diesem Fall, ähnlich zu dem vorangehend erwähnten Ablauf, wird ein Kennfeld entsprechend der Zusammensetzung des CNG, das vorliegend bzw. derzeit verwendet wird, aus der Vielzahl von Kennfeldern ausgewählt, sodass eine Soll-Einlassluftmenge durch die Verwendung des dementsprechend ausgewählten Kennfelds berechnet wird.
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Andere Kraftstoffe in der Brennkraftmaschine
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Im vorliegenden Fall sei vermerkt, dass in der vorangehend genannten ersten und zweiten Ausführungsform Leichtöl und CNG als Kraftstoffe in der Brennkraftmaschine 1 verwendet werden, jedoch sind der Flüssigkraftstoff und der Gaskraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beschränkt. Der flüssige Kraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiger Kraftstoff sein, solange er durch eine Kompression bzw. Verdichtung gezündet werden kann, und zum Beispiel kann er einer sein, in dem Leichtöl und GTL miteinander gemischt sind. Außerdem kann der gasförmige Kraftstoff bzw. der Gaskraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung einer sein, der verbrannt werden kann oder mit dem Flüssigkraftstoff abbrennt, der als eine Zündquelle verwendet wird, wobei Propangas und Butangas beispielhaft genannt werden können, verschieden zu CNG.
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Andere Äquivalentverhältnissteuerung
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Außerdem wird in der vorangehend genannten ersten und zweiten Ausführungsform die Einlassluftmenge durch ein Ändern der Ventilschließzeit von jedem Einlassventil mittels des einlassseitigen variablen Ventilantriebsmechanismus 25 reguliert, wodurch das Äquivalentverhältnis des Gemisches in jedem Zylinder 2 gesteuert wird, jedoch ist das Verfahren eines Steuerns des Äquivalentverhältnisses nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Einlassluftmenge durch ein Ändern des Grads einer Öffnung des Drosselventils 23 reguliert werden. Jedoch, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils 23 verringert wird, um die Einlassluftmenge zu verringern, besteht eine Sorge, dass ein Pumpverlust in der Brennkraftmaschine 1 erhöht werden kann. Der Anstieg in solch einem Pumpverlust kann durch ein Regulieren der Einlassluftmenge durch ein Ändern der Ventilschließzeit von jedem Einlassventil unterdrückt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Zylinder
- 8
- Leichtölinjektor(en)
- 9
- CNG Injektor(en)
- 20
- ECU
- 23
- Drosselventil
- 25
- Einlassseitiger variabler Ventilantriebsmechanismus
- 28
- Kurbelwinkelsensor
- 29
- Beschleunigeröffnungssensor
- 30
- CNG-Zusammensetzungssensor
