DE602004004948T2

DE602004004948T2 - Steuergerät für die Verbrennung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE602004004948T2
Application number: DE602004004948T
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Kitahara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: CN100338347C; EP1496234B1; EP1496234A2; CN1576531A; DE602004004948D1; EP1496234A3

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Steuervorrichtungen für Verbrennungsmotoren und insbesondere eine Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasreinigungseinrichtung, wie beispielsweise einen Partikelfilter, die so ausgelegt ist, dass sie ohne zunehmenden Abgasrauch ein Luftüberschussverhältnis des Motors reduziert und eine Abgastemperatur des Motors erhöht.
In den letzten Jahren sind verschiedene Techniken zum Erhöhen der Abgastemperatur zum Aktivieren einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor mit einer Abgasreinigungseinrichtung in einem Abgaskanal offenbart worden. Eine solche Technik wird in der vorläufigen japanischen Patentanmeldung Nr. 200-320386, insbesondere in den Absätzen [0106] bis [0111] offenbart. In dieser Technik wird eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge zum Produzieren eines gewünschten Motordrehmoments in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors berechnet. Die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge von Kraftstoff wird einem Zylinder des Motors über mehrfache Kraftstoffeinspritzungen in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) zugeführt.
Andererseits verwendet ein bekanntes Verfahren zum Entfernen von Partikelmaterie (PM) aus Abgas einen Partikelfilter. Der Partikelfilter umfasst ein poröses Filterelement zum Filtern von Abgas, um PM zu entfernen. Wenn die PM-Sammelmenge in dem Partikelfilter eine bestimmte Menge überschreitet, steigt der Gegendruck des Motors und verursacht Störungen des Betriebs des Motors. Dementsprechend ist es notwendig, PM in Intervallen zu beseitigen, um den Partikelfilter zu regenerieren. Ein bekanntes Verfahren zur PM-Regeneration erhöht die Abgastemperatur, um die Temperatur eines Partikelfilterbetts zu erhöhen, was zum Verbrennen von PM sowie Abschalten der AGR führt, siehe z.B. US 2002/073696.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorher diskutierte Technik ist jedoch mit der folgenden Schwierigkeit behaftet. Die geteilte Kraftstoffeinspritzung in der Technik führt zu einer kontinuierlichen Verbrennung. Mit anderen Worten, ein folgender Kraftstoff wird in die Flamme eingespritzt, die durch eine vorhergehende Kraftstoffeinspritzung produziert worden ist. Dementsprechend ist in der Verbrennung, die durch die zweite oder spätere Kraftstoffeinspritzung produziert worden ist, ein diffusiver Verbrennungsprozess vorherrschend. Bei diffusiver Verbrennung führt ein abnehmendes Luftüberschussverhältnis zu zunehmendem Abgasrauch. Obwohl diese Verbrennungssteuerung die Abgastemperatur erhöhen kann, weist sie eine Problematik hinsichtlich der Reduzierung des Luftüberschussverhältnisses in Bezug auf den Abgasrauch auf. Daher ist diese Technik nicht für die Regeneration des Partikelfilters geeignet, für den eine Verringerung des Luftüberschussverhältnisses erforderlich ist, um Sauerstoff zum Verbrennen von PM zuzuführen.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasreinigungseinrichtung, wie beispielsweise einem Partikelfilter, bereitzustellen, die so ausgelegt ist, dass sie ohne zunehmenden Abgasrauch ein Luftüberschussverhältnis des Motors reduziert und eine Abgastemperatur des Motors erhöht.
Um die vorgenannten und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, umfasst eine Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine Abgasreinigungseinrichtung in einem Abgaskanal des Motors, ein Verbrennungs-Steuer-Stellglied zum Bewirken von Verbrennung in einer Brennkammer des Motors, eine Steuereinheit zum Steuern des Verbrennungs-Steuer-Stellglieds, wobei die Steuereinheit so ausgelegt ist, dass sie Folgendes durchführt: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem normalen Verbrennungsmodus und einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Zustand der Abgasreinigungseinrichtung, Bestimmen einer ersten AGR-Rate für den normalen Verbrennungsmodus und einer zweiten AGR-Rate, die niedriger als die erste AGR-Rate ist, für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Betriebspunkt des Motors; Folgendes im normalen Verbrennungsmodus durchführt: Produzieren einer normalen Verbrennung zum Erzeugen eines Ausgangsdrehmoments des Motors, und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der ersten AGR-Rate; und Folgendes im geteilten verzögerten Verbrennungsmodus durchführt: Produzieren einer Vorverbrennung am o der nahe am oberen Totpunkt, um eine vorgegebene Wärmemenge in der Brennkammer freizusetzen, Ingangsetzen einer Hauptverbrennung zu einem Zeitpunkt nach einem Startzeitpunkt der normalen Verbrennung im normalen Verbrennungsmodus nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der zweiten AGR-Rate.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst eine Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein Kraftstoff-Einspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors, eine AGR-Einrichtung zum Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer, eine Steuereinheit zum Steuern des Kraftstoff-Einspritzventils und zum Steuern der AGR-Einrichtung, und die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass sie Folgendes durchführt: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem normalen Verbrennungsmodus und einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors, Bestimmen von zwei verschiedenen AGR-Raten, einer ersten AGR-Rate für den normalen Verbrennungsmodus und einer zweiten AGR-Rate für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus, in Übereinstimmung mit einem Betriebspunkt des Motors; Folgendes im normalen Verbrennungsmodus durchführt: Steuern einer normalen Kraftstoffeinspritzung zum Produzieren einer normalen Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der ersten AGR-Rate; und Folgendes im geteilten verzögerten Verbrennungsmodus durchführt: Steuern einer ersten Kraftstoffeinspritzung zum Produzieren einer Vorverbrennung am oder in der Nähe des oberen Totpunkts, um eine vorgegebene Wärmemenge freizusetzen, Ingangsetzen einer zweiten Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt nach einem Startzeitpunkt der normalen Kraftstoffeinspritzung im normalen Verbrennungsmodus, um eine Hauptverbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung in Gang zu setzen, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der zweiten AGR-Rate.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst eine Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine Abgasreinigungseinrichtung zum Reinigen von Abgas, eine Verbrennungs-Steuereinrichtung zum Bewirken einer Verbrennung in einer Brennkammer des Motors, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Verbrennungs-Steuereinrichtung, und die Steuereinrichtung ist so konfiguriert, dass sie Folgendes durchführt: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem normalen Verbrennungsmodus und einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Zustand der Abgasreinigungseinrichtung, Bestimmen einer ersten AGR-Rate für den normalen Verbrennungsmodus und einer zweiten AGR-Rate, die niedriger als die erste AGR-Rate ist, für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Betriebspunkt des Motors; Folgendes in dem normalen Verbrennungsmodus durchführt: Produzieren einer normalen Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der ersten AGR-Rate; und Folgendes in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus durchführt: Produzieren einer Vorverbrennung am oder in der Nähe des oberen Totpunkts, um eine vorgegebene Wärmemenge in der Verbrennungskammer freizusetzen, Ingangsetzen einer Hauptverbrennung zu einem Zeitpunkt nach einem Startzeitpunkt der normalen Verbrennung im normalen Verbrennungsmodus nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der zweiten AGR-Rate.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung für einen Verbrennungsmotor, der eine Abgasreinigungseinrichtung enthält, Folgendes: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem normalen Verbrennungsmodus und einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Zustand der Abgasreinigungseinrichtung, Bestimmen einer ersten AGR-Rate für den normalen Verbrennungsmodus und einer zweiten AGR-Rate, die niedriger als die erste AGR-Rate ist, für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Betriebspunkt des Motors; Durchführen des Folgenden im normalen Verbrennungsmodus: Produzieren einer normalen Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der ersten AGR-Rate, und Durchführen des Folgenden im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus: Produzieren einer Vorverbrennung am oder in der Nähe des oberen Totpunkts, um eine vorgegebene Wärmemenge in der Brennkammer freizusetzen, Ingangsetzen einer Hauptverbrennung zu einem Zeitpunkt nach einem Startzeitpunkt der normalen Verbrennung in dem normalen Verbrennungsmodus nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen, und Zurückführen von Abgas zur Brennkammer bei der zweiten AGR-Rate.
Die oben genannten Aufgaben und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden problemlos aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER EINZELNEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Diesel-Motor mit einer Verbrennungs-Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Bestimmen eines Betriebsmodus des Motors in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Darstellung eines Kennfelds (map) einer Beziehung zwischen einem Schwellenwert-Druck Pe1 zum Bestimmen des Beginns der PM-Regeneration, einer Motordrehzahl Ne und einer Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv.
4A ist eine Zeitablauf-Tabelle einer Kraftstoffeinspritzmenge in einem normalen Verbrennungsmodus.
4B ist eine Zeitablauf-Tabelle einer Wärme-Freisetzungsrate in Übereinstimmung mit der in 4A gezeigten Kraftstoff-Einspritzung.
5A ist eine Zeitablauf-Tabelle der Kraftstoffeinspritzmenge in einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus.
5B ist eine Zeitablauf-Tabelle der Wärme-Freisetzungsrate in Übereinstimmung mit der in 5A gezeigten Kraftstoffeinspritzung.
6A ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einer Abgastemperatur und einem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus.
6B ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einer Rauchmenge und einem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus.
6C ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einer CO-Menge und einem zweiten Kraftstoff-Einsprtzzeitpunkt ITm im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus.
6D ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einer HC-Menge und einem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus
7A ist eine Zeitablauf-Tabelle der Kraftstoffeinspritzmenge im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus unter einer niedrigen Lastbedingung.
7B ist eine Zeitablauf-Tabelle der Wärme-Freisetzungsrate in Übereinstimmung mit der in 7A gezeigten Kraftstoffeinspritzung.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Bestimmen von Kraftstoffeinspritzmengen für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer Gaspedalöffnung APO, einer Motordrehzahl NE und einer zweiten Kraftstoffeinspritzmenge Qm.
10 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer ersten Kraftstoffeinspritzmenge Qp, einer Motordrehzahl NE und einer zweiten Kraftstoffeinspritzmenge Qm.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Steuern eines AGR-Ablaufs in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer ersten Soll-AGR-Rate tRegr1, einer Motordrehzahl NE und einer Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv.
13 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer zweiten Soll-AGR-Rate tRegr2, einer Motordrehzahl NE und einer Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv.
14 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einem ersten AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr1 und einem Soll-Luftüberschussverhältnis tλ in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einem zweiten AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr2 und einer NOx-Fallen-Temperatur Tnox in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer dritten Soll-AGR-Rate tRegr3, einer Motordrehzahl Ne und einer Kraftstoffeinspritzmengen-Anfordenung Qfdrv.
17 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Steuern der Abgastemperatur in dem Prozess der in 11 gezeigten PM-Regeneration darstellt.
18 ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einer PM-Menge PMQ und einem Soll-Luftüberschussverhältnis in der PM-Rege neration tλreg in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0, einer Motordrehzahl Ne und einer zweiten Kraftstoffeinspritzmenge Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einem ersten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp, der Motordrehzahl Ne und einer zweiten Kraftstoffeinspritzmenge Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm, einer Motordrehzahl Ne und einer zweiten Kraftstoffeinspritzmenge Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 und einem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine Darstellung einer Tabelle einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr2 und einem Soll-Luftüberschussverhältnis tλ in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess von S-Regeneration in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess von NOx-Regeneration in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zur Vermeidung von Beschädigung in der Abgasreinigungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist eine Darstellung eines Kennfelds einer Beziehung zwischen einer Soll-Ansaugluftmenge im Störtall-Vermeidungsmodus tQacrec (breakdown avoidance mode), einer Motordrehzahl Ne und einer Haupt-Kraftstoffeinspritzmenge Qmain in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 ist ein Ablaufdiagramm, das einen ersten Prozess zum Setzen von Betriebsmodus-Flags in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine Darstellung eines Kennfelds eines geteilten, verzögerten Verbrennungsbereichs, in dem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
30 ist ein Ablaufdiagramm, das einen zweiten Prozess zum Setzen von Betriebsmodus-Flags in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
31 ist ein Ablaufdiagramm, das einen dritten Prozess zum Setzen von Betriebsmodus-Flags in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
32 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Setzen eines Flags für PM-Regenerations-Anforderung rqREG in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
33 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Setzen eines Flags für S-Regenerations-Anforderung rqDESUL in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
34 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Setzen eines Flags für NOx-Regenerations-Anforderung rqSP in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
35 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zur Schnellaktivierung der Abgasreinigungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter folgender Bezugnahme auf 1 wird ein Dieselmotor gezeigt, der eine Verbrennungs-Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Ansaugluft fließt durch einen (nicht gezeigten) Luftfilter, der am Einlass eines Ansaugluftkanals 11 angeordnet ist. Der Luftfilter entfernt Staubelemente aus der Ansaugluft. Im Ansaugluftkanal 11 ist ein Verdichter 12a eines VNT-Laders mit variabler Turbinengeometrie 12 (variable nozzle turbocharger) angeordnet, der Ansaugluft verdichtet. Stromabwärts vom Verdichter 12a ist ein Ladeluftkühler 13 angeordnet, der die verdichtete Ansaugluft kühlt. Nach dem Kühlen fließt die Ansaugluft in einen Druckbehälter 14. Der Druckbehälter 14 umfasst einen Mehrfachverteiler-Abschnitt zum Verteilen von Ansaugluft auf die Zylinder. Stromaufwärts vom Druckbehälter 14 ist eine Drosselklappe 15 angeordnet, welche die Luftstrommenge der Ansaugluft variiert. Die Drosselklappe 15A ist mit einem Drosselklappenantrieb 151 zum Regulieren ihrer Öffnung verbunden.
Im Zylinderkopf des Motors 1 ist in jedem Zylinder ein Kraftstoff-Einspritzventil 21 angeordnet. Der von einer (nicht gezeigten) Benzinpumpe geförderte Kraftstoff wird über eine gemeinsame Kraftstoffleitung 22 dem Kraftstoff-Einspritzventil 21 zugeführt. Das Kraftstoff-Einspritzventil 21 spritzt den Kraftstoff direkt in jede Brennkammer ein. Das Kraftstoff-Einspritzventil 21 kann Kraftstoff in mehreren Takten in einem Hub einspritzen.
Der Motor 1 wird normalerweise in einem normalen Verbrennungsmodus in einem normalen Betriebsmodus betrieben. Im normalen Verbrennungsmodus führt das Kraftstoff-Einspritzventil 21 zum Produzieren eines Motor-Ausgangsdrehmoments eine Haupt-Kraftstoffeinspritzung und eine Pilot-Kraftstoffeinspritzung vor der Haupt-Kraftstoffeinspritzung durch.
Abgas fließt in einem Abgaskanal 31. Stromabwärts von einem Abgaskrümmer ist eine Turbine 12b eines Turboladers 12 angeordnet. Die von Abgas angetriebene Turbine 12b dreht den Verdichter 12a. Die Turbine 12b enthält eine bewegliche Leitschaufel 121. Die bewegliche Leitschaufel 121 ist mit einem Leitschaufel-Stellglied 122 zur Regulierung ihres Winkels verbunden. Stromabwärts von der Turbine 12b ist eine NOx-Falle 32 angeordnet, stromabwärts von der ein Partikelfilter, wie zum Beispiel ein Diesel-Partikelfilter (DPF) 33 angeordnet ist. Die NOx-Falle 32 weist verschiedene Funktionen in Übereinstimmung mit einem Luftüberschussverhältnis auf. Das heißt, die NOx-Falle 32 entfernt NOx aus Abgas und fängt es ein, während das Luftüberschussverhältnis niedrig ist oder ein Abgas eines mageren Kraftstoffs vorliegt, (exhaust gas being lean in fuel). Andererseits setzt die NOx-Falle 32 NOx frei, während das Luftüberschussverhältnis hoch ist oder ein Abgas eines fetten Kraftstoffs vorliegt. Das von der NOx-Falle 32 freigesetzte NOx wird von einem Reduktionsmittel, wie beispielsweise Kohlenwasserstoff (HC), im Abgas gereinigt. Neben dem NOx entfernt die NOx-Falle 32 enthaltenen Schwefel (S) aus dem Abgas und fängt ihn ein. Die NOx-Falle 32 weist zusätzlich zum Reinigen von NOx eine Funktion zum Oxidieren von HC und Kohlenmonoxid (CO) auf. Der DPF 33 umfasst ein poröses Filterelement, das beispielsweise aus Keramik ausgebildet ist. Das Filterelement DPF 33 filtert Abgas, um Abgas-Partikelmaterie zu entfernen. NOx-Falle 32 und DPF 33 dienen einer Abgas-Reinigungseinrichtung zum Einfangen von Substanzen im Abgas.
Zwischen dem Ansaugluftkanal 11 und dem Abgaskanal 31 ist ein AGR-Rohr 34 angeordnet. Im AGR-Rohr 34 ist ein AGR-Ventil 35 angeordnet. Das AGR-Ventil 35 ist mit einem AGR-Stellglied 351 zum Regulieren der Öffnung des AGR-Ventils 35 verbunden. Im Abgaskanal 31 ist ein Drucksensor 51 zwischen der NOx-Falle 32 und dem DPF 33 zum Erfassen eines Abgasdrucks Pexh eines Abgases angeordnet. Stromabwärts vom DPF 33 sind ein Sauerstoffsensor 52 und ein Temperatursensor 53 angeordnet. Der Sauerstoffsensor 52 erfasst ein Luftüberschussverhältnis λ. Der Temperatursensor 52 erfasst eine Abgastemperatur. Die erfasste Abgastemperatur wird zum Schätzen einer Bett-Temperatur der NOx-Falle 32 (NOx-Fallentemperatur) Tnox und einer Bett-Temperatur des DPF 33 (DPF-Temperatur) Tdpf verwendet. Die NOx-Fallentemperatur Tnox und die DPF-Temperatur Tdpf können direkt von Temperatursensoren erfasst werden, die an der NOx-Falle 32 und am DPF 33 angeordnet sind. Das Motorsystem umfasst einen Luftmengenmesser 54, einen Kurbelwinkelsensor 55 und einen Gaspedalöffnungssensor 56. Die Sensoren sammeln als ein Zustandssensor Informationen, die zum Bestimmen des Betriebszustands des Motors benötigt werden, und geben Signale an eine Steuereinheit aus, wie beispielsweise an eine elektronisches Motorsteuerungseinheit (ECU) 41. Die ECU 41 bestimmt oder berechnet eine Ansaugluftmenge Qac, eine Motordrehzahl Ne und eine Gaspedalöffnung APO jeweils auf Basis der Signale vom Luftmengenmesser 54, dem Kurbelwinkelsensor 55 und dem Gaspedalöffnungssensor 56. Die ECU 41 führt eine Routine aus, welche die oben erörterte Berechnung umfasst, und gibt Befehle an ein Verbrennungs-Steuer-Stellglied aus, das Kraftstoff-Einspritzventil 21, Leitschaufel-Stellglied 122, Drosselklappen-Stellglied 151 und AGR-Stellglied 351 umfasst.
Im Folgenden werden Abläufe der ECU 41 beschrieben. Die PM-Regeneration bezeichnet einen Vorgang zum Freisetzen von PM aus dem DPF 33. Die NOx-Regeneration bezeichnet einen Vorgang zum Freisetzen von NOx aus der NOx-Falle 32. Die S-Regeneration bezeichnet einen Vorgang zum Freisetzen von Schwefelgehalt aus der NOx-Falle 32. Unter folgender Bezugnahme auf 2 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess zum Bestimmen eines Betriebsmodus des Motors in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die ECU 41 wechselt den Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus.
In Schritt S1 liest die ECU 41 Motordrehzahl Ne, Gaspedalöffnung APO, NOx-Fallentemperatur Tnox und Abgasdruck Pexh.
In Schritt S2 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die NOx-Falle 32 aktiviert ist oder nicht. Tatsächlich wird bestimmt, ob die NOx-Fallentemperatur Tnox höher als ein vorgegebener Schwellenwert-Temperatur T11 oder gleich diesem ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S2 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S3 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S2 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit ei ner in 35 gezeigten Routine fort. Die Temperatur T11 ist eine Aktivierungstemperatur, bei der die NOx-Falle 32 aktiviert wird.
In Schritt S3 bestimmt die ECU 41 eine eingefangene Menge von NOx (NOx-Menge NOX). Die NOx-Menge NOX, die eine Menge des in der NOx-Falle 32 eingefangenen NOx ist, wird auf Basis der Motor-Drehzahl Ne aus der folgenden Gleichung (1) berechnet. NOX = NOXn-1 + Ne·Δt (1)wobei eine Variable mit einem numerischen tiefergestellten Index n-1 einen Wert bezeichnet, der in der vorhergehenden Ausführung berechnet worden ist, Δt ein Zeitintervall einer Ausführungs-Reihe der Routine bezeichnet. Alternativ kann die NOx-Menge NOX geschätzt werden, indem eine vorgegebene Menge für jede vorgegebene zurückgelegte Entfernung addiert wird.
In Schritt S4 bestimmt die ECU 41 eine eingefangene Menge von S (S-Menge SOX). Die S-Menge SOX, die eine S-Menge ist, die in der NOx-Falle 32 eingefangen worden ist, wird wie im Fall der NOx-Menge NOX basierend auf der Motordrehzahl Ne aus der folgenden Gleichung (2) berechnet. SOX = SOXn+1 + Ne·Δt (2)
In Schritt S5 bestimmt die ECU 41 eine Partikelmaterie-(PM) Sammelmenge PMQ. Die PM-Menge PMQ, die eine Menge der im DPF 33 angesammelten PM-Menge ist, wird basierend auf dem Abgasdruck Pexh stromaufwärts vom DPF 33 geschätzt. Alternativ Kann die PM-Menge PMQ durch Berechnen und Addieren einer PM-Menge pro Zeiteinheit auf Basis von Motordrehzahl Ne und/oder zurückgelegter Entfernung geschätzt werden.
In Schritt S6 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein PM-Regenerations-Flag Freg gleich Null ist oder nicht. Das PM-Regenerations-Flag Freg wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S6 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S7 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S6 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 17 gezeigten Routine fort.
In Schritt S7 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen ob ein S-Regenerations-Flag Fdesul gleich Null ist oder nicht. Das S-Regenerations-Flag Fdesul wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S7 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S8 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S7 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 24 gezeigten Routine fort.
In Schritt S8 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein NOx-Regenerations-Flag Fsp gleich Null ist. Das NOx-Regenerations-Flag Fsp wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S8 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S9 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S8 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 25 gezeigten Routine fort.
In Schritt S9 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Störfall-Vermeidungs-Flag Frec gleich Null ist. Das Störfall-Vermeidungs-Flag Frec wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt und wird vorübergehend direkt nach Abbruch der PM-Regeneration oder S-Regeneration auf 1 gesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S9 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S10 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S9 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 26 gezeigten Routine fort.
In Schritt S10 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Flag rqDESUL zur Anforderung einer S-Regeneration gleich Null ist. Das Flag rqDESUL zur Anforderung einer S-Regeneration wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt und wird auf 1 gesetzt, wenn eine S-Regeneration in Übereinstimmung mit der S-Menge SOX erwünscht ist. Wenn die Antwort auf Schritt S10 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S11 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S10 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 28 gezeigten Routine fort.
In Schritt S11 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Flag rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration gleich Null ist. Das Flag rqREG zur An forderung einer PM-Regeneration wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt und wird auf 1 gesetzt, wenn eine PM-Regeneration in Übereinstimmung mit der PM-Menge PMQ erwünscht ist. Wenn die Antwort auf Schritt S11 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S12 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S11 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 30 gezeigten Routine fort.
In Schritt S12 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Flag rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration gleich Null ist. Das Flag rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration wird während des normalen Betriebsmodus auf Null zurückgesetzt und wird auf 1 gesetzt, wenn eine NOx-Regeneration in Übereinstimmung mit der NOx-Menge NOX erwünscht ist. Wenn die Antwort auf Schritt S12 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S13 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S12 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit einer in 31 gezeigten Routine fort. In Schritt S701 in 31 ist das NOx-Regenerations-Flag Fsp auf 1 gesetzt.
In Schritt S13 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine PM-Regeneration erwünscht ist oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob eine PM-Menge PMQ größer oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Menge PM1 ist oder nicht. Ein Abgasdruck Pe1, welcher der Schwellenwert-Menge PM1 entspricht, wird in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand bestimmt. Tatsächlich wird der vom Drucksensor 51 erfasste Abgasdruck Pexh mit dem Druck Pe1 verglichen. Der Druck Pe1 wird aus einem Kennfeld, wie in 3 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Gfdrv berechnet oder abgerufen. Der Schwellenwert-Druck Pe1 erhöht sich mit zunehmender Motordrehzahl Ne und sich erhöhender Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Gfdrv. Die Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Gfdrv gibt eine Kraftstoffmenge an, die mit der Haupt-Kraftstoffeinspritzung im normalen Verbrennungsmodus (Haupt-Kraftstoffeinspritzmenge) Qmain zugeführt wird, und gibt eine Kraftstoffmenge an, die mit der zweiten Kraftstoffeinspritzung in einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus (zweite Kraftstoffeinspritzmenge) Qm zugeführt wird, wie im Folgenden erläutert. Wenn die Antwort auf Schritt S13 JA lautet, fährt die Routine mit einer in 32 gezeigten Routine fort. In Schritt S801 in 32 wird das Flag rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration auf 1 gesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S13 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S14 fort. Alternativ kann die nach dem letzten Prozess zur PM-Regeneration zurückgelegte Entfernung für die Bestimmung des Flags rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration berechnet werden. In diesem Fall wird das Flag rqREG zur Anforderung einer PM-Regeneration auf 1 gesetzt, wenn die nach dem letzten Prozess zur PM-Regeneration zurückgelegte Entfernung eine vorgegebene Entfernung erreicht. Dies verhindert eine potenzielle redundante Ausführung einer PM-Regeneration.
In Schritt S14 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine S-Regeneration erwünscht ist oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob die S-Menge SOX größer oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Menge SOX1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S14 JA lautet, fährt die Routine mit einer in 33 gezeigten Routine fort. In Schritt S901 in 33 wird das Flag rqDESUL zur Anforderung einer S-Regeneration auf 1 gesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S14 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S15 fort.
In Schritt S15 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine NOx-Regeneration erwünscht ist oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob die NOx-Menge NOX größer oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Menge NOX1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S15 JA lautet, fährt die Routine mit einer in 34 gezeigten Routine fort. In Schritt S1001 in 34 wird das Flag rqSP zur Anforderung einer NOx-Regeneration auf 1 gesetzt. Wenn die Antwort auf Schritt S15 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S16 fort.
Die Regenerations-Anforderungs-Flags reREG, reDESUL und reSP werden jeweils auf Null zurückgesetzt, wenn der Motor 1 eingeschaltet wird.
In Schritt S16 betreibt die ECU 41 den Motor 1 im normalen mageren Verbrennungsmodus (normaler Verbrennungsmodus). Andererseits schaltet die ECU 41 den Verbrennungsmodus auf den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus in dem Fall um, in dem die Routine vom Schritt S2 mit der Routine in 35 fortfährt, um die NOx-Falle 32 zu aktivieren, in dem Fall, in dem die Routine vom Schritt S6 mit der Routine in 17 fortfährt, um die PM-Regeneration durchzuführen, in dem Fall, in dem die Routine vom Schritt S7 mit der Routine in 24 fortfährt, um die S-Regeneration durchzuführen, und in dem Fall, in dem die Routine vom Schritt S8 mit der Routine in 25 fortfährt, um die NOx-Regeneration durchzuführen.
Im Folgenden werden die Verbrennungsmodi im Detail beschrieben. Unter folgender Bezugnahme auf 4A bis 5B werden ein Kraftstoff-Einspritzverlauf und eine Wärme-Freisetzungsrate in jedem Verbrennungsmodus gezeigt. 4A und 4B zeigen den normalen Verbrennungsmodus. 5A und 5B zeigen den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus. Im normalen Verbrennungsmodus werden eine Pilot-Kraftstoffeinspritzung und eine Haupt-Kraftstoffeinspritzung unter einem regulären Betriebszustand durchgeführt. Die Pilot-Kraftstoffeinspritzung wird zwischen 40–10°CA (Grad Kurbelwinkel) vor dem oberen Totpunkt (BTDC) ausgeführt. Die Kraftstoffmenge pro Hub ist auf 1–3 mm^s eingestellt. Nach der Pilot-Kraftstoff-Einspritzung wird die Haupteinspritzung zwischen 10° BTDC und 20° nach dem oberen Totpunkt (ATDC) ausgeführt. Das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten (Startzeitpunkten) der Pilot-Kraftstoffeinspritzung und der Haupt-Kraftstoffeinspritzung ist auf 10–30°CA eingestellt.
Wie in 5A und 5B gezeigt, werden in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus zwei Kraftstoffeinspritzungen verwendet. Im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus wird eine erste Kraftstoffeinspritzung im Verdichtungshub ausgeführt, und eine zweite Kraftstoffeinspritzung wird im Ausdehnungshub ausgeführt. Die erste Kraftstoffeinspritzung produziert eine Vorverbrennung am oder in der Nähe des oberen Totpunkts, um eine Wärmemenge P freizusetzen, um so eine Zylinderinnentemperatur am oberen Totpunkt des Verdichtungshubs (Verdichtungsende-Temperatur) zu erhöhen. Die Kraftstoffmenge von der ersten Kraftstoffeinspritzung (erste Kraftstoffeinspritzmenge) Qp ist so festgelegt, dass sie eine erkennbare Wärmefreisetzungsmenge produziert. Die gewünschte erste Kraftstoffeinspritzmenge Qp variiert in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motorsystems. Nach einem Ende der Vorverbrennung wird die zweite Kraftstoffeinspritzung so ausgeführt, dass die Hauptverbrennung ein Motor-Ausgangsdrehmoment produziert. Die Hauptverbrennung setzt eine Wärmemenge M frei. Ein Zeitintervall Δtij zwischen dem Startzeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung (erster Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt) ITp und dem Startzeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung (zweiter Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt) ITm wird auf Basis der Motordrehzahl Ne bestimmt, so dass ein Zeitintervall zwischen dem Startzeitpunkt der Vorverbrennung und dem Startzeitpunkt der Hauptverbrennung länger als oder gleich 20°CA ist. Da die Hauptverbrennung im Ausdehnungshub stattfindet, verlängert sich die Dauer des Verbrennungsprozesses der Hauptverbrennung, so dass der Endzeitpunkt des Verbren nungsprozesses nach 50°ATDC liegt. Die Vorverbrennung oder Wärmefreisetzung der Vorverbrennung startet einen Zündnachlauf Δtigp nach dem Start der ersten Kraftstoffeinspritzung. Die Hauptverbrennung oder die Wärmefreisetzung der Hauptverbrennung startet einen Zündnachlauf Δtigm nach dem Start der zweiten Kraftstoffeinspritzung
Unter folgender Bezugnahme auf 6A bis 6D werden Effekte gezeigt, die von der geteilten, verzögerten Verbrennung in Bezug auf den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm produziert werden. Das Luftüberschussverhältnis λ wird konstant gehalten. Im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus erhöht sich die Abgastemperatur mit der Verzögerung des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm, wie in 6A gezeigt. Das Zeitintervall Δtij zwischen dem Startzeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung ITp und dem Startzeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm wird abgeglichen, um das Zeitintervall zwischen dem Endzeitpunkt der Vorverbrennung und dem Startzeitpunkt der Hauptverbrennung sicherzustellen. Die Durchführung der zweiten Kraftstoffeinspritzung nach dem Ende der Vorverbrennung stellt eine Zeitdauer sicher, die länger als der Zündnachlauf Δtigm zwischen dem Endzeitpunkt der Vorverbrennung und dem Startzeitpunkt der Hauptverbrennung ist. Dadurch erhöht sich die Proportion von Vormischverbrennung in der Hauptverbrennung. Während der Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung, zum Beispiel während der PM-Regeneration für den DPF 33, wird die Abgastemperatur auf eine hohe Temperatur erhöht, die zum Aktivieren der NOx-Falle 32 erwünscht ist, und das Luftüberschussverhältnis λ wird ohne Erhöhung von Abgasrauch reduziert. Wie in 6A und 6B gezeigt, erhöht sich bei Verzögerung des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm die Abgastemperatur und die Menge von Abgasrauch nimmt ab. Im Allgemeinen wird das Luftüberschussverhältnis durch Verringern der Ansaugluftmenge reduziert, was dazu führt, dass ein instabiler Verbrennungsprozess produziert wird. In der gezeigten Ausführungsform erhöht die Vorverbrennung jedoch die Verdichtungsende-Temperatur, um einen stabilen Prozess der Hauptverbrennung zu gestatten. Im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus bleibt die HC-Menge unter einem niedrigen Niveau, das wenig von dem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm abhängig ist.
Unter niedrigen Lastbedingungen ist die Abgastemperatur inhärent niedrig. Dementsprechend ist es notwendig, die Abgastemperatur in großem Maße zu erhöhen, um eine Solltemperatur für die PM-Regeneration oder S-Regeneration zu erhalten. Zum Er höhen der Abgastemperatur muss ein Haupt-Verbrennungszeitpunkt (Startzeitpunkt der Hauptverbrennung) mehr als im normalen geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus verzögert werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass ein einzelner Prozess der Vorverbrennung nicht ausreichend ist, um die Zylinderinnentemperatur über einem gewünschten Niveau für die Hauptverbrennung zu halten. In einem solchen Fall verwendet die Vorverbrennung in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus mehrere Verbrennungsprozesse, wie in 7A und 7B gezeigt. Die Zylinderinnentemperatur wird durch den ersten Vorverbrennungs-Prozess erhöht und durch den darauf folgenden Prozess gehalten. Die Wärmefreisetzung P1, P2 und M sind ohne Überlappung getrennt, um die Abgastemperatur ohne Erhöhung des Abgasrauchs auf eine Solltemperatur zu regulieren.
Unter folgender Bezugnahme auf 8 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess zum Bestimmen von Kraftstoffeinspritzmengen für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus darstellt. Diese Routine wird anlässlich der Ausführung der geteilten, verzögerten Verbrennung ausgeführt. Tatsächlich werden die erste Kraftstoffeinspritzmenge Qp und die Kraftstoffmenge von der zweiten Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoffeinspritzmenge) Qm bestimmt.
In Schritt S51 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus-Wechsel angewiesen ist oder nicht. Die ECU 41 gibt den Befehl zum Umschalten des Verbrennungsmodus in Fällen der Aktivierung der NOx-Falle 32, der PM-Regeneration, der S-Regeneration und der NOx-Regeneration aus. Wenn die Antwort auf Schritt S51 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S52 fort, Wenn die Antwort auf Schritt S51 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S52 liest die ECU 41 die Motordrehzahl NE und die Gaspedalöffnung APO. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S53 fort.
In Schritt S53 bestimmt die ECU 41 die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird aus einem in 9 gezeigten Kennfeld als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Gaspedalöffnung APO berechnet oder abgerufen. Bei konstant gehaltener Motordrehzahl Ne erhöht sich die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm mit zunehmender Gaspedalöffnung APO.
In Schritt S54 bestimmt die ECU 41 die erste Kraftstoffeinspritzmenge Qp. Die erste Kraftstoffeinspritzmenge Qp wird aus einem in 10 gezeigten Kennfeld als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge berechnet oder abgerufen. Bei abnehmender Motordrehzahl Ne und abnehmender zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm erhöht sich die erste Kraftstoffeinspritzmenge Qp.
Unter folgender Bezugnahme auf 11 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess zum Steuern eines AGR-Ablaufs darstellt. In der gezeigten Ausführungsform gibt eine AGR-Rate einen Anteil einer Menge von zurückgeführtem Abgas zu einer Gesamtmenge von Arbeitsgas an.
In Schritt S61 liest die ECU 41 die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmengenanforderung Qfdrv als einen Betriebspunkt und liest die Ansaugluftmenge Qac. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S62 fort.
In Schritt S62 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus-Wechsel angewiesen ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S62 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S63 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S62 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S64 fort.
In Schritt S64 bestimmt die ECU 41 eine erste Soll-AGR-Rate tRegr1. Die erste Soll-AGR-Rate tRegr1 wird aus einem in 12 gezeigten Kennfeld als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengenanforderung Qfdrv (= Qmain) berechnet oder abgerufen. Die erste Soll-AGR-Rate tRegr1 erhöht sich mit abnehmender Motordrehzahl Ne und abnehmender Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S73 fort.
In Schritt S63 liest die ECU 41 das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ. Das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ wird auf einen geeigneten Wert für jede von PM-Regeneration, S-Regeneration, NOx-Regeneration und Schnellaktivierung der Abgasreinigungseinrichtung eingestellt. Tatsächlich wird in den Prozessen mit Ausnahme der Schnellaktivierung das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ auf einen Wert eingestellt, der niedriger als in der normalen Verbrennung ist. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S65 fort.
In Schritt S65 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ höher als 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S65 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S66 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S65 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S72 fort.
In Schritt S66 bestimmt die ECU 41 eine zweite Soll-AGR-Rate tRegr2. Die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 wird aus einem in 13 gezeigten Kennfeld als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv berechnet oder abgerufen. Die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 erhöht sich mit abnehmender Motordrehzahl Ne und abnehmender Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv. Die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 wird für jeden Betriebspunkt auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als die erste Soll-AGR-Rate tRegr1, das heißt, für jede Kombination von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv. Zum Beispiel wird die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2_a für die Motordrehzahl Ne_a und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv_a auf 0,1 eingestellt, wogegen die erste Soll-AGR-Rate tRegr1_a für die Motordrehzahl Nea und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv_a auf 0,5 eingestellt wird. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S67 fort.
In Schritt S67 liest die ECU 41 die NOx-Fallen-Temperatur Tnox. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S68 fort.
In Schritt S68 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox niedriger als eine vorgegebene Temperatur T12 ist. Im Allgemeinen verschlechtert eine sich erhöhende NOx-Fallen-Temperatur Tnox die Funktion der NOx-Falle 32. Dementsprechend wird die Temperatur T12 auf eine obere Grenze der NOx-Fallen-Temperatur Tnox eingestellt, bei der die NOx-Falle 32 normalerweise arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt S68 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S69 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S68 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S70 fort.
In Schritt S69 bestimmt die ECU 41 einen ersten AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr1 als einen AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr. Der erste AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr1 wird aus einer Tabelle, wie in 14 gezeigt, als eine Funktion des Soll-Luft überschussverhältnisses tλ berechnet oder abgerufen. Der erste AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr1 erhöht sich mit zunehmendem Luftüberschussverhältnis tλ. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S71 fort.
In Schritt S70 bestimmt die ECU 41 einen zweiten AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr2 als einen AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr. Der zweite AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr2 wird aus einer Tabelle, wie in 15 gezeigt, als eine Funktion der NOx-Fallen-Temperatur Tnox berechnet oder abgerufen. Der zweite AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr2 wird auf einen Wert eingestellt, der größer als 1 ist, wobei die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher als die Temperatur T12 ist. In der gezeigten Ausführungsform wird der zweite AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr2 bei variierender NOx-Fallen-Temperatur Tnox konstant gehalten. Alternativ kann die zweite AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr2 mit zunehmender NOx-Fallen-Temperatur Tnox erhöht werden, um die AGR-Rate in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungsgrad der Fallenfunktion der NOx-Falle 32 zu korrigieren. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S71 fort.
In Schritt S71 wird die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2, die über Schritt S66 bestimmt worden ist, mit dem AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr multipliziert, um eine korrigierte zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 zu produzieren. Die mit dem AGR-Raten-Korrekturfaktor Kegr korrigierte zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 verringert sich mit abnehmendem Luftüberschussverhältnis λ, während die Funktion der NOx-Falle 32 verfügbar ist. Andererseits erhöht sich die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 mehr als die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2, die ursprünglich abgerufen wurde, während sich die Funktion der NOx-Falle 32 verschlechtert. Auf diese Weise wird die NOx-Menge im Abgas reduziert, indem die AGR-Rate erhöht wird, um eine Erhöhung der Schadstoffe im Abgas zu vermeiden, das an die Atmosphäre abgegeben wird. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S73 fort.
In Schritt S72 bestimmt die ECU 41 eine dritte Soll-AGR-Rate tRegr3 als einen AGR-Raten-Korrekturtaktor Kegr. Die dritte Soll-AGR-Rate tRegr3 wird aus einem Kennfeld, wie in 16 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengenanforderung Qfdrv berechnet oder abgerufen. Die dritte Soll-AGR-Rate tRegr3 erhöht sich mit abnehmender Motordrehzahl Ne und abnehmender Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv. In der gezeigten Ausführungsform wird die Menge der Ansaugluft verringert, um das Abgas-Luftüberschussverhältnis zu verringern. Ein Zu rückführen einer geeigneten Abgasmenge führt zu einer adäquaten Menge von Arbeitsgas, um eine Erhöhung im Pumpverlust zu reduzieren. HC und CO, die in dem Verbrennungsmodus ausgestoßen werden, in dem das Luftüberschussverhältnis λ niedriger ist als 1, werden durch die oxidierende Funktion der NOx-Falle 32 gereinigt. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S73 fort.
In Schritt S73 bestimmt die ECU 41 eine Soll-AGR-Ventilöffnung tAegr. Zuerst wird eine Soll-AGR-Menge tQegr als eine Funktion der Soll-AGR-Rate tRegr (tRegr1, tRegr2 oder tRegr3) und der Ansaugluftmenge Qac unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) berechnet. tQegr = {tRegr/(1 – tRegr)} × tQac (3)
Die Soll-AGR-Ventilöffnung tAegr wird in Übereinstimmung mit der Soll-AGR-Menge tQegr bestimmt. Die ECU 41 steuert das AGR-Stellglied 351 zum Regulieren des AGR-Ventils 35 auf die Soll-AGR-Ventilöffnung tAegr. Danach kehrt die Routine zurück.
Unter folgender Bezugnahme auf 17 wird ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zur PM-Regeneration gezeigt. Diese Routine wird ausgeführt, wenn die Antwort auf Schritt S6 in 2 NEIN lautet, das heißt, wenn das PM-Regenerations-Flag Freg auf 1 gesetzt ist. Die PM-Regeneration wird implementiert, indem die Abgastemperatur erhöht wird, um Partikelmaterie im DPF 33 zu verbrennen. Dementsprechend wird das Motorsystem im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus betrieben. Der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm wird gesteuert, um die Abgastemperatur zu erhöhen und um die DPF-Temperatur auf eine Temperatur zu erhöhen, bei der PM verbrannt wird, wie beispielsweise 600°C in der gezeigten Ausführungsform. Diese Routine bestimmt den ersten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm.
In Schritt S101 in 12 liest die ECU 41 die DPF-Temperatur Tdpf. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S102 fort.
In Schritt S102 steuert die ECU 41 das Luftüberschussverhältnis λ auf das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ, das in Übereinstimmung mit der PM-Menge PMQ im DPF 33 bestimmt wird. Die Soll-AGR-Ventilöffnung tAegr wird durch Betätigen der Drosselklappe 15 und des AGR-Ventils 35 gesteuert. Ein Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg in der PM-Regeneration wird aus einer Tabelle, wie in 18 gezeigt, als eine Funktion der PM-Menge PMQ berechnet oder abgerufen. Das Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg verringert sich mit zunehmender PM-Menge PMQ. Das Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg liegt in der gezeigten Ausführungsform im Allgemeinen in einem Bereich von 1 bis 1,4. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0, die dem stöchiometrischen Luftüberschussverhältnis entspricht, wird aus einem Kennfeld, wie in 19 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0 erhöht sich mit zunehmender Motordrehzahl Ne und zunehmender zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0 wird mit dem Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg multipliziert, um eine Soll-Ansaugluftmenge tQac (tQac = tQac0 × tλreg) zu produzieren. Die ECU 41 steuert die Drosselklappe 15 in Übereinstimmung mit der Soll-Ansaugluftmenge tQac. Die Differenz zwischen einem tatsächlichen Luftüberschussverhältnis und dem Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg wird auf Basis eines Rückkopplungssignals vom Sauerstoffsensor 52 bestimmt. Die ECU 41 steuert das AGR-Ventil 35, um die Differenz zu reduzieren. Die PM-Menge PMQ wird auf Basis des Abgasdrucks Pexh geschätzt. Der erste Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp wird aus einem Kennfeld, wie in 20 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Der erste Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp wird mit zunehmender Motordrehzahl Ne und zunehmender zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm vorverlegt. Der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm wird aus einem Kennfeld, wie in 21 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm wird mit abnehmender Motordrehzahl Ne und abnehmender zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm verzögert.
Somit liegt der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm viel später als der Startzeitpunkt der Haupt-Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Verbrennungsmodus. Dementsprechend werden die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm und die Soll-Ansaugluftmenge tQac in Übereinstimmung mit dem zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm korrigiert, um eine Änderung des Motor-Ausgangsdrehmoments in Übereinstimmung mit der Verzögerung des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm zu reduzieren. Ein Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 wird aus einer Tabelle, wie in 22 gezeigt, als eine Funktion des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm berechnet oder abgerufen. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren. Der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 erhöht sich mit der Verzögerung des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm. Außerdem werden die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm und die Soll-Ansaugluftmenge tQac in Übereinstimmung mit dem Soll-Luftüberschussverhältnis tλ korrigiert, um eine Erhöhung im Pumpverlust in Übereinstimmung mit dem abnehmenden Luftüberschussverhältnis zu reduzieren. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr2 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu erzeugen. Ein Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr2 wird aus einer Tabelle, wie in 23 gezeigt, als eine Funktion des Soll-Luftüberschussverhältnisses tλ berechnet oder abgerufen.
In Schritt S103 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf ausreichend ist, um PM im DPF 33 zu verbrennen. Tatsächlich wird bestimmt, ob die DPF-Temperatur Tpdf höher oder gleich einer Schwellenwert-Temperatur T21, wie beispielsweise 600°C, ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S103 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S104 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S103 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S108 fort.
In Schritt S108 verzögert die ECU 41 den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm basierend auf einem Kennfeld, wie in 21 gezeigt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S109 fort.
In Schritt S109 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 auf Basis des zweiten, über S108 bestimmten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm unter Verwendung eines Kennfelds, wie in 22 gezeigt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S104 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf niedriger oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Temperatur T22 ist oder nicht. Die Temperatur T22 wird auf eine Temperatur eingestellt, beispielsweise 700°C, unter der eine auf den DPF 33 angewendete Wärmelast innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. Wenn die Antwort auf Schritt S104 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S105 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S104 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S110 fort.
In Schritt S110 verzögert die ECU 41 den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm auf Basis eines Kennfelds, wie in 21 gezeigt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S111 fort.
In Schritt S111 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 auf Basis des über S110 bestimmten zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm unter Verwendung eines Kennfelds, wie in 22 gezeigt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S105 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine vorgegebene Zeitdauer treg abgelaufen ist oder nicht, nachdem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus in Schritt S108 oder S110 begonnen hat. Wenn die Antwort auf Schritt S105 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S106 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S105 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück. PM wird verbrannt, während die DPF-Temperatur Tdpf innerhalb des Sollbereichs gehalten wird, das heißt, zwischen den Temperaturen T21 und T22.
In Schritt S106 wird das PM-Regenerations-Flag Freg auf Null zurückgesetzt, um den Betriebsmodus auf den normalen Verbrennungsmodus umzuschalten. Die PM-Menge PMQ wird ebenfalls auf Null zurückgesetzt. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S107 fort.
In Schritt S107 wird das Störfall-Vermeidungs-Flag Frec auf 1 gesetzt. Wenn das Störfall-Vermeidungs-Flag Frec gesetzt ist, wird der Motor so betrieben, dass ein Störfall oder Überhitzen des DPF 33 verhindert wird. Wenn das Luftüberschussverhältnis sofort auf einen normalen Wert λ gesetzt wird, wenn ein Teil des PM unverbrannt ist, besteht die Möglichkeit, das unverbranntes PM schnell verbrannt wird und auf den DPF 33 eine große Wärmelast anwendet.
Unter folgender Bezugnahme auf 20 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess zur S-Regeneration darstellt. Die S-Regeneration wird implementiert, indem die Abgas- bis fette Kraftstoffbedingung (exhaust gas to fuel-rich condition) so gesteuert wird, dass Reduktionsmittel zur NOx-Falle 32 zugeführt wird, und indem die Abgastemperatur erhöht wird, um die Abspaltung von S zu fördern. Tatsächlich wird der Motor in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus betrieben, um die S-Regeneration auszuführen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die NOx-Falle 32 einen Katalysator des Typs BA. Die Temperatur des Katalysators muss für die S-Regeneration auf über 650°C erhöht werden. Diese Routine bestimmt den ersten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm.
In Schritt S201 liest die ECU 41 die NOx-Fallen-Temperatur Tnox. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S202 fort.
In Schritt S202 steuert die ECU 41 das Luftüberschussverhältnis λ auf das Soll-Luftüberschussverhältnis tλdesul (= 1 in der gezeigten Ausführungsform). Das Luftüberschussverhältnis λ wird gesteuert, indem die Drosselklappe 15 und das AGR-Ventil 35 betätigt werden. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0, die dem stöchiometrischen Luftüberschussverhältnis entspricht, wird aus einem Kennfeld, wie in 19 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac (tQac = tQac0) erhöht sich mit zunehmender Motordrehzahl Ne und zunehmender zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm. Die ECU 41 steuert die Drosselklappe 15 in Übereinstimmung mit der Soll-Luftüberschussmenge tQac. Der erste Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp wird aus einem Kennfeld, wie in 20 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm wird unter Verwendung von Kennfeldern bestimmt, wie in 21 gezeigt. Der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 und der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr2 zum Reduzieren einer Erhöhung im Pumpverlust werden von Tabellen abgeleitet, wie in 22 und 23 gezeigt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 und dem Kraftstoffeinspritzmen gen-Korrekturfaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren.
In Schritt S203 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Temperatur T13 ist oder nicht. Die Temperatur T13 wird auf eine Mindesttemperatur eingestellt, die nötig ist, um S abzuspalten, wie beispielsweise 650°C. Wenn die Antwort in Schritt S203 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S204 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S203 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S208 fort.
In Schritt S208 verzögert die ECU 41 den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm auf Basis eines Kennfelds, wie in 21 gezeigt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S209 fort.
In Schritt S209 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 auf Basis des über Schritt S208 bestimmten zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm unter Verwendung eines Kennfelds, wie in 22 gezeigt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S204 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine vorgegebene Zeitdauer tdesul abgelaufen ist oder nicht, nachdem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus in Schritt S208 begonnen hat. Wenn die Antwort auf Schritt S204 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S205 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S204 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück. S wird abgespalten und von der NOx-Falle 32 freigesetzt, wobei die NOx-Fallen-Temperatur Tnox innerhalb des Sollbereichs gehalten wird, das heißt, über T13. Nach der Freisetzung aus der NOx-Falle 32 wird S vom Reduktionsmittel im Abgas gereinigt.
In Schritt S205 wird das S-Regenerations-Flag Fdesul auf Null zurückgesetzt, um den Betriebsmodus auf den normalen Verbrennungsmodus umzuschalten. Die S-Menge SOX wird ebenfalls auf Null zurückgesetzt. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S206 fort.
In Schritt S206 wird die NOx-Menge NOX auf Null zurückgesetzt, und das Flag rqSP zur Anforderung einer NOx-Regeneration wird auf Null zurückgesetzt. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S206 fort.
In Schritt S207 wird das Störtall-Vermeidungs-Flag Frec auf 1 gesetzt. Wenn das Störtall-Vermeidungs-Flag Frec gesetzt ist, wird der Motor so betrieben, dass ein Störfall oder Überhitzen des DPF 33 verhindert wird. Wenn das Luftüberschussverhältnis sofort auf einen normalen Wert λ gesetzt wird, wenn ein Teil des PM unverbrannt ist, besteht die Möglichkeit, das unverbranntes PM schnell verbrannt wird und auf den DPF 33 eine große Wärmelast anwendet.
Unter folgender Bezugnahme auf 25 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess zur NOx-Regeneration darstellt. Die NOx-Regeneration wird implementiert, indem die Abgas- bis fette Kraftstoffbedingung so gesteuert wird, dass Reduktionsmittel zur NOx-Falle 32 zugeführt wird. Tatsächlich wird der Motor in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus betrieben, um die NOx-Regeneration auszuführen. Bei der NOx-Regeneration ist es im Gegensatz zur S-Regeneration nicht erwünscht, dass die Abgastemperatur erhöht wird. Anderseits wird die Ansaugluftmenge bei der NOx-Regeneration erhöht, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verringern, was dazu führt, dass die Verdichtungsende-Temperatur verringert wird. Daher wird der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus verwendet, um dieser Schwierigkeit entgegenzuwirken. Diese Routine bestimmt den ersten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm.
In Schritt S301 steuert die ECU 41 das Luftüberschussverhältnis λ auf das Soll-Luftüberschussverhältnis tλsp, das für die NOx-Regeneration bestimmt wird. Das Luftüberschussverhältnis tλsp wird auf einen Wert eingestellt, der niedriger als 1 ist, wie beispielsweise 0,9, wodurch eine fette Kraftstoffbedingung angegeben wird. Das Luftüberschussverhältnis λ wird gesteuert, indem die Drosselklappe 15 und das AGR-Ventil 35 betätigt werden. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0, die dem stöchiometrischen Luftüberschussverhältnis entspricht, wird aus einem Kennfeld, wie in 19 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Die Bezugs-Ansaugluftmenge tQac0 wird mit dem Luftüberschussver hältnis tλsp multipliziert, um eine Soll-Ansaugluftmenge tQac (tQac = tQac0 × tλsp) zu produzieren. Die ECU 41 steuert die Drosselklappe 15 in Übereinstimmung mit der Soll-Luftüberschussmenge tQac. Die Differenz zwischen einem tatsächlichen Luftüberschussverhältnis und dem Soll-Luftüberschussverhältnis tλreg wird auf Basis eines Rückkopplungssignals vom Sauerstoffsensor 52 bestimmt. Die ECU 41 steuert das AGR-Ventil 35 zum Reduzieren der Differenz. Der erste Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp wird aus einem Kennfeld, wie in 20 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und zweiter Kraftstoffeinspritzmenge Qm berechnet oder abgerufen. Der zweite Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITm wird auf Basis von Kennfeldern bestimmt, wie in 21 gezeigt. Der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 und der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr2 zum Reduzieren einer Erhöhung im Pumpverlust werden von Tabellen abgeleitet, wie in 22 und 23 gezeigt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr1 und dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturtaktor Ktr2 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren.
In Schritt S302 wird eine Prüfung vorgenommen, ob eine vorgegebene Zeitdauer tspike nach dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus abgelaufen ist oder nicht. NOx wird während der Zeitdauer tspike abgespalten und aus der NOx-Falle 32 freigesetzt. Nach der Freisetzung aus der NOx-Falle 32 wird das NOx durch ein Reduktionsmittel im Abgas gereinigt. Wenn die Antwort auf Schritt S302 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S303 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S302 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S303 wird das NOx-Regenerations-Flag Fsp auf Null zurücksetzt, um den Betriebsmodus auf den normalen Verbrennungsmodus umzuschalten. Die NOx-Menge NOX wird ebenfalls auf Null zurücksetzt. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
Unter folgender Bezugnahme auf 26 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das einen Prozess eines Störfall-Vermeidungs-Betriebs darstellt. Der Störfall-Vermeidungs-Betrieb wird implementiert, indem das Luftüberschussverhältnis λ auf einen Wert gesteuert wird, der höher oder gleich einem Wert, wie beispielsweise 1,4 (magere Kraftstoffbedingung) ist, der höher als bei der PM-Regeneration oder S-Regeneration ist. Der normale Verbrennungsmodus wird verwendet, um die Abgastemperatur zu verringern.
In Schritt S401 liest die ECU 41 die DPF-Temperatur Tdpf. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S402 fort.
In Schritt S402 steuert die ECU 41 das Luftüberschussverhältnis λ auf das Soll-Luftüberschussverhältnis tλrec, welches für den Störfall-Vermeidungs-Betrieb bestimmt ist. Die Soll-Ansaugluftmenge tQacrec wird aus einem Kennfeld, wie in 27 gezeigt, als eine Funktion von Motordrehzahl Ne und Haupt-Kraftstoffeinspritzmenge Qmain berechnet oder abgerufen. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S403 fort.
In Schritt S403 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf niedriger oder gleich einer vorgegebenen Temperatur T23 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S403 JA lautet, wird bestimmt, dass es keine Möglichkeit gibt, unverbranntes PM schnell zu verbrennen, und die Routine fährt mit Schritt S404 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S403 andererseits NEIN tautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S404 wird das Störfall-Vermeidungs-Flag Frec auf Null zurückgesetzt, um den Betriebsmodus auf den normalen Verbrennungsmodus umzuschalten. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
Unter folgender Bezugnahme auf 28, 30 und 31 wird ein Prozess zum Setzen von Regenerations-Flags gezeigt. Eine dieser Routinen wird ausgeführt, wenn wenigstens eines von einem Flag für PM-Regenerations-Anforderung rqREG, Flag für S-Regenerations-Anforderung rqDESUL und Flag für NOx-Regenerations-Anforderung rqSP auf 1 geschaltet wird. Diese Routinen bestimmen eine Priorität oder einen Ausführungsbefehl von Abläufen und setzen das PM-Regenerations-Flag Freg, das S-Regenerations-Flag Fdesul oder NOx-Regenerations-Flag Fsp, wenn eine Vielzahl von Anforderungs-Flags gesetzt ist.
Die in 28 gezeigte Routine wird ausgeführt, wenn das Flag für S-Regenerations-Anforderung rqDESUL gleich 1 ist. In Schritt S601 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Flag für PM-Regenerations-Anforderung gleich Null ist oder nicht. Wenn die Antwort in Schritt S601 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S603 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S601 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S602 fort.
In Schritt S602 wird das PM-Regenerations-Flag Freg auf 1 gesetzt. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S603 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Temperatur T14 ist oder nicht. Die Temperatur T14 wird auf eine Mindesttemperatur, bei welcher der Moduswechsel zum S-Regenerations-Zustand in einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer reibungslos durchgeführt werden kann, und niedriger als die Soll-Temperatur zur S-Regeneration T13 eingestellt. Wenn die Antwort auf Schritt S603 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S604 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S603 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S606 fort.
In Schritt S604 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Betriebszustand sich im geteilten, verzögerten Verbrennungsbereich berhndet oder nicht, in dem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus verwendet werden kann. Der geteilte, verzögerte Verbrennungsbereich wird in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und der Gaspedalöffnung APO auf Basis eines Kennfelds derhniert, wie in 29 gezeigt. Wenn die Antwort auf Schritt S604 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S605 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S604 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S605 wird das S-Regenerations-Flag Fdesul auf 1 gesetzt. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S606 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Flag für NOx-Regenerations-Anforderung rqSP gleich Null ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S606 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S604 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S606 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S607 fort, in dem das NOx-Regenerations-Flag auf 1 gesetzt wird, und kehrt als Nächstes zurück. Die NOx-Regeneration erhält eine höhere Priorität als die S-Regeneration.
Die in 30 gezeigte Routine wird ausgeführt, wenn das Flag für PM-Regenerations-Anforderung rqREG gleich 1 ist und das Flag für S-Regenerations-Anforderung gleich Null ist. In Schritt S501 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Flag für NOx-Regenerations-Anforderung rqSP gleich Null ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S501 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S502 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S501 andererseits NEIN lautet, fährt die Routine mit Schritt S504 fort.
In Schritt S502 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Betriebszustand sich in einem geteilten, verzögerten Verbrennungsbereich berhndet oder nicht, in dem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus verwendet werden kann. Der geteilte, verzögerte Verbrennungsbereich wird in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und der Gaspedalöffnung APO auf Basis eines Kennfelds derhniert, wie in 29 gezeigt. Unter Bedingungen einer niedrigen Drehzahl und einer niedrigen Last wird der Moduswechsel zum geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus verhindert. Wenn die Antwort auf Schritt S502 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S503 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S502 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S503 wird das PM-Regenerations-Flag auf 1 gesetzt. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
In Schritt S504 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob der Motor 1 in einem Zustand mit niedrigern NOx betrieben wird oder nicht, in dem die NOx-Menge im Abgas klein ist. Beispielsweise wird in Übereinstimmung damit bestimmt, ob der Betriebszustand des Motors sich in einem stabilen Betriebszustand berhndet oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, dass die NOx-Menge klein ist, während der Motor 1 in einem stabilen Zustand betrieben wird. Wenn die Antwort auf Schritt S504 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S505 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S504 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S505 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf höher oder gleich einer vorgegebenen Schwellenwert-Temperatur T24 ist. Die Temperatur T24 wird auf eine Temperatur eingestellt, bei welcher der DPF 33 aktiviert wird und die unter der Soll-Temperatur T21 in der PM-Regeneration liegt. Wenn die Antwort auf Schritt S505 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S502 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S505 andererseits NEIN lautet, wird bestimmt, dass es beträchtliche Zeit dauert, um die DPF-Temperatur Tdpf zu erhöhen, und die Routine fährt mit Schritt S506 fort.
In Schritt S506 wird das NOx-Regenerations-Flag Fsp auf 1 gesetzt.
Die in 31 gezeigte Routine wird ausgeführt, wenn das Flag für PM-Regenerations-Anforderung rqREG und das Flag für S-Regenerations-Anforderung rqDESUL gleich Null sind und das Flag für NOx-Regenerations-Anforderung rqSP gleich 1 ist. Daher wird das NOx-Regenerations-Flag Fsp auf 1 gesetzt.
Unter folgender Bezugnahme auf 35 wird ein Prozess zur Schnellaktivierung der Abgasreinigungseinrichtung gezeigt. In Schritt S1101 liest die ECU 41 die NOx-Fallen-Temperatur Tnox. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S1102 fort.
In Schritt S1102 wird eine Prüfung vorgenommen, um unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, wie in 29 gezeigt, zu bestimmen, ob der gegenwärtige Betriebszustand im geteilten, verzögerten Verbrennungsbereich liegt. Wenn die Antwort auf Schritt S1102 JA lautet, fährt die Routine mit Schritt S1103 fort. Wenn die Antwort auf Schritt S1102 andererseits NEIN lautet, kehrt die Routine zurück.
In Schritt S1103 steuert die ECU 41 das Motorsystem auf den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus. Im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus bestimmt die ECU 41 den ersten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt ITp auf Basis von in 20 und 21 gezeigten Kennfeldern. Die Verzögerung des zweiten Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ITm führt zu einer Erhöhung der Abgastemperatur und Aktivierung der NOx-Falle 32. Außerdem wird der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 auf Basis eines Kennfelds, wie in 22 gezeigt, bestimmt. Die zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm wird mit dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Ktr1 multipliziert, um eine korrigierte zweite Kraftstoffeinspritzmenge Qm zu produzieren. In der Schnellaktivierung wird das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ wie im normalen Verbrennungsmodus auf einen normalen Wert gesetzt. Als Nächstes fährt die Routine mit Schritt S1104 fort.
In Schritt S1104 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher oder gleich der Schwellenwert-Temperatur T11 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S1104 JA lautet, kehrt die Routine zurück. Wenn die Antwort auf Schritt S1104 andererseits NEIN lautet, wiederholt die Routine den Schritt S1103. Nachdem der Rückkehr der Routine wird der Verbrennungsmodus auf den normalen Verbrennungsmodus umgeschaltet (Schritt S16).
Im Folgenden werden Effekte beschrieben, die von einer Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung produziert werden. Erstens werden die PM-Regeneration des DPF 33, die S-Regeneration, die NOx-Regeneration und die Schnellaktivierung der NOx-Falle 32 implementiert, indem der Motor-Betriebsmodus auf den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, in welchem die zweite Kraftstoffeinspritzung zu einem späteren Zeitpunkt oder Kurbelwinkel ausgeführt wird als die Haupt-Kraftstoffeinspritzung im normalen Verbrennungsmodus. Dies führt zu einer Erhöhung der Abgastemperatur zum Aufwärmen der NOx-Falle 32 auf eine Soll-Temperatur. Im PM-Regenerationsmodus oder S-Regenerationsmodus wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Verringern der Ansaugluftmenge gesenkt. Die erste Kraftstoffeinspritzung verursacht die Vorverbrennung, die Wärme freisetzt, um die Zylinderinnentemperatur zu erhöhen. Dies führt zu einem stabilen Prozess der Hauptverbrennung.
Zweitens wird das Zeitintervall Δtij zwischen der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzung so korrigiert, dass der Startzeitpunkt der Hauptverbrennung auf den Endzeitpunkt der Vorverbrennung folgt. Dies erhöht die Proportion der Vormischverbrennung. Die Senkung des Luftüberschussverhältnisses in der PM-Regeneration, der NOx-Regeneration und der S-Regeneration reduziert Abgasrauch, weil die Vormischverbrennung in der Hauptverbrennung vorherrscht.
Drittens wird die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus für jeden Betriebszustand auf einen Wert gesetzt, der niedriger ist als die erste Soll-AGR-Rate tRegr1, das heißt, für jede Kombination von Motordrehzahl Ne und Kraftstoffeinspritzmengen-Anforderung Qfdrv. Im geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus liegt der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt später als im normalen Verbren nungsmodus, was zu einer niedrigeren Verbrennungstemperatur und einer kleineren Menge von ausgestoßenem NOx führt. Dementsprechend ist die AGR-Rate, die zum Begrenzen der NOx-Abgasmenge benötigt wird, in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus niedriger als im normalen Verbrennungsmodus. Die Verringerung der Soll-AGR-Rate tRegr2 führt zur Förderung der Vormischverbrennung, um Abgasrauch mit der NOx-Ausstoßmenge zu reduzieren, die den Emissionsnormen entspricht. Wenn das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ auf einen Wert eingestellt wird, der höher als 1 ist, also in der PM-Regeneration und der Schnellaktivierung, wird die Soll-AGR-Rate tRegr auf die zweite Soll-AGR-Rate tRegr2 eingestellt (Schritt S65). In der PM-Regeneration führt die Reduzierung der erzeugten Menge von Abgasrauch zu einer Verringerung der Menge von Abgasrauch, der in den DPF 33 fließt, was zu einem Vorgang führt, bei dem PM im DPF 33 rasch und vollständig verbrannt wird. In der Schnellaktivierung wird die Menge von PM, die sich im DPF 33 während des Vorgangs der Schnellaktivierung sammelt, verringert, um das Intervall der PM-Regeneration zu erhöhen.
Wenn das Soll-Luftüberschussverhältnis tλ auf einen Wert eingestellt wird, der niedriger oder gleich 1 ist, also in der S-Regeneration und in der NOx-Regeneration, wird die Soll-AGR-Rate tRegr auf eine dritte Soll-AGR-Rate tRegr3 eingestellt. Die dritte Soll-AGR-Rate tRegr3 wird im Hinblick auf die Verbrennungsstabilität und Kraftstoffeinsparung bestimmt, im Gegensatz zu den Soll-AGR-Raten tRegr1 und tRegr2, die im Hinblick auf die Begrenzung der NOx-Ausstoßmenge bestimmt werden.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Motor separat eine NOx-Falle 32 und einen DPF 33. Alternativ kann der Motor eine integrierte Abgasreinigungseinrichtung umfassen. Zum Beispiel kann der Katalysator der NOx-Falle auf dem Filterelemente des DPF 33 angebracht sein.
Die Anwendung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-284328, die am 31. Juli 2003 eingereicht wurde.
Obwohl das Vorgenannte eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen bestimmten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang dieser Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche derhniert wird, abzuweichen.

Claims

Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der umfasst: eine Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) in einem Abgaskanal (34) des Motors; ein Verbrennungs-Steuer-Stellglied (12, 15, 21, 35, 122, 151, 351), das Verbrennung in einer Brennkammer des Motors bewirkt; eine Steuereinheit (41) zum Steuern des Verbrennungs-Steuer-Stellgliedes (12, 15, 21, 35, 12, 151, 351), und wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Zustand der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33); Bestimmen einer ersten EGR-Rate für den Modus normaler Verbrennung und einer zweiten EGR-Rate, die niedriger ist als die erste EGR-Rate, für den Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Betriebspunkt des Motors; Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus normaler Verbrennung: Produzieren normaler Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der ersten EGR-Rate; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung: Produzieren von Vorverbrennung an oder nahe an dem oberen Totpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen; Ingangsetzen von Hauptverbrennung zu einer Zeit nach der Zeit des Ingangsetzen der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der zweiten EGR-Rate.
Verbrennungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil (21) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors; eine EGR-Einrichtung (35) zum Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer; eine Steuereinheit (41) zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (21) und zum Steuern der EGR-Einrichtung (35); und wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Betriebszustand des Modus; Bestimmen zweier verschiedener EGR-Raten, d.h. einer ersten EGR-Rate für den Modus normaler Verbrennung, und einer zweiten EGR-Rate für den Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Betriebspunkt des Motors; Durchführen der folgenden Schritte in den Modus normaler Verbrennung: Steuern einer normalen Kraftstoff-Einspritzung, um normale Verbrennung herzustellen und ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der ersten EGR-Rate; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung: Steuern einer ersten Kraftstoff-Einspritzung so, dass eine Vorverbrennung an oder nahe an dem oberen Totpunkt hergestellt wird, um eine vorgegebene Menge an Wärme freizusetzen; Ingangsetzen einer zweiten Kraftstoff-Einspritzung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Kraftstoff-Einspritzung in dem Modus normaler Verbrennung, um Hauptverbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung in Gang zu setzen und das Ausgangsdrehmoment des Modus zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der zweiten EGR-Rate.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren einen Zustandsensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) zum Sammeln von Informationen umfasst, die benötigt werden, um den Betriebszustand des Motors zu bestimmen.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite EGR-Rate bei jedem Betriebspunkt des Motors niedriger ist als die erste EGR-Rate.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei: der Zustandssensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) eine Motordrehzahl des Motors misst; und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Bestimmen einer Kraftstoff-Einspritzmenge der Kraftstoff-Einspritzung zum Erzeugen des Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend dem Betriebszustand des Motors; und Bestimmen des Betriebspunktes des Motors auf Basis der Motordrehzahl und der Kraftstoff-Einspritzmenge.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, das sie die zweite EGR-Rate entsprechend abnehmender Motordrehzahl erhöht.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die zweite EGR-Rate entsprechend abnehmender Kraftstoff-Einspritzmenge erhöht.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung folgende Schritte durchführt: Bestimmen eines Luftüberschuss-Verhältnisses entsprechend dem Betriebszustand des Motors; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der zweiten EGR-Rate, wenn das Luftüberschussverhältnis höher ist als 1.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die zweite EGR-Rate entsprechend abnehmendem Luftüberschussverhältnis verringert.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, die des Weiteren eine Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) in einem Abgaskanal (31) des Motors umfasst, wobei der Zustandssensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) Informationen erfasst, die benötigt werden, um den Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) zu bestimmen; und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie den Verbrennungsmodus entsprechend dem Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) wechselt.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) eine Menge einer in der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) eingeschlossene Substanz einschießt.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) wenigstens einen Partikel-Filter (33) oder eine NOx-Falle (32) umfasst.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) den Partikelfilter (33) oder die NOx-Falle (32) umfasst, und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Produzieren einer Regenerations-Anforderung zum Regenerieren einer zugehörigen Einrichtung, d.h. des Partikel-Filters (33) oder der NOx-Falle (32), entsprechend dem Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33); und Auswählen des Modus geteilter, verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Regenerations-Anforderung.
Verbrennungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33) sowohl den Partikel-Filter (33) als auch die NOx-Falle (32) umfasst und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Produzieren einer PM-Regenerations-Anforderung zum Regenerieren des Partikel-Filters (33) entsprechend dem Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (17); Produzieren einer NOx-Regenerations-Anforderung zum Regenerieren der NOx-Falle (32) entsprechend dem Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33); und Auswählen des Modus geteilter, verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die PM-Regenerations-Anforderung und NOx-Regenerations-Anforderung.
Verfahren zum Steuern von Verbrennung für einen Verbrennungsmotor, der eine Abgasreinigungs-Einrichtung enthält, wobei das Verfahren umfasst: Wechseln eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Zustand der Abgasreinigungs-Einrichtung (32, 33); Bestimmen einer ersten EGR-Rate für den Modus normaler Verbrennung und einer zweiten EGR-Rate, die niedriger ist als die erste EGR-Rate für den Modus geteilter, verzögerter Verbrennung entsprechend einem Betriebspunkt des Motors; Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus normaler Verbrennung: Produzieren normaler Verbrennung, um einen Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der ersten EGR-Rate; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung: Produzieren von Vorverbrennung an oder nahe an dem oberen Totpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen; Ingangsetzen von Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Zurückführen von Abgas zu der Brennkammer bei der zweiten EGR-Rate.