DE69716205T2

DE69716205T2 - Abgasheizsystem für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder

Info

Publication number: DE69716205T2
Application number: DE69716205T
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Ando; Katsunori Kaneko; Taizo Kitada; Kazuo Koga
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: US6041591A; EP0826869B1; KR980009784A; KR100272024B1; DE69716205D1; CN1169505A; EP0826869A3; CN1077212C; EP0826869A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

a) Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Abgaserwärmungssystem für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, bei dem Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, so dass die Erwärmung von Abgas von dem Motor durch eine Regelung der Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Abgaserwärmungssystem für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, das zur Verwendung bei der Erwärmung einer Abgasreinigungsvorrichtung geeignet ist (insbesondere ein Katalysator für mageres NOx).

b) Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik

Als Verfahren zum Erwärmen von Abgas bei einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder des Typs, bei dem Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, wird beispielsweise in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 4-183922 eine Technik vorgeschlagen, bei der zur schnellen Aktivierung eines Katalysators der Katalysator rasch auf eine Aktivierungstemperatur aufgeheizt wird, indem ein Kraftstoffeinspritzventil erneut betätigt wird, um eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff durchzuführen, während ein Einlassventil noch geschlossen ist, speziell bei einem Expansionshub oder Auslasshub des Motors, und dann eine Zündkerze in der Verbrennungskammer für den Zusatzkraftstoff erneut angeregt wird, damit der Zusatzkraftstoff entzündet wird, oder indem Zusatzkraftstoff in das Abgas gemischt und der Zusatzkraftstoff durch eine Zündkerze entzündet wird, die in einer Abgasleitung angeordnet ist.
Weiterhin wird auch in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 8-100638 und in der GB 2,294,334 eine Technik vorgeschlagen, bei der die Temperatur des Abgases erhöht wird, um einen Katalysator zu aktivieren, indem eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff (zweite Kraftstoffeinspritzung) in einem anfänglichen bis mittleren Stadium eines Expansionshubs der Primärverbrennung nach einer Einspritzung von Primärkraftstoff (erste Kraftstoffeinspritzung) und dessen Entzündung durchgeführt wird, wobei der Kraftstoff, der durch die zweite Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wurde, durch eine Flamme entzündet wird, die von der Primärverbrennung fortgepflanzt wird, und indem weiterhin eine weitere Einspritzung von Zusatzkraftstoff (dritte Kraftstoffeinspritzung) zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, bei dem der Kraftstoff, der durch die weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung eingespritzt wurde, durch eine Flamme entzündet werden kann, die von der Verbrennung durch die zweite Kraftstoffeinspritzung fortgepflanzt wird.
Gemäß der als Zweites genannten Technik wird die Einspritzstartzeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung (der Einspritzung von Zusatzkraftstoff) auf eine optimale Zeit unmittelbar vor dem Ende der Primärverbrennung durch die erste Verbrennungseinspritzung (Primärkraftstoffeinspritzung) gesetzt, d. h. in einem Bereich von 10º bis 80º nach dem oberen Totpunkt (ein optimaler Bereich der Einspritzzeit für die zweite Einspritzung liegt zwischen 30º und 60º nach dem oberen Totpunkt), so dass der Zusatzkraftstoff durch die zweite Kraftstoffeinspritzung durch eine Flamme entzündet wird, die von der Primärverbrennung fortgepflanzt wird, um die Temperatur des Abgases für die Aktivierung des Katalysators zu erhöhen.
Zusätzlich dient die als Zweites genannte Technik auch dazu, den spezifischen Kraftstoffverbrauch niedrig zu halten, indem die Erwärmung des Abgases auf der Basis der zweiten Kraftstoffeinspritzung oder die Erwärmung des Abgases auf der Basis einer Verzögerung des Zündzeitpunkts der Primärverbrennung je nach Bedarf gewählt wird, abhängig von dem Wert einer Zieltemperatur des Abgases, der von einer Abgaserwärmungsverfahren-Auswahleinheit gesetzt wird. Insbesondere wird dies gesteuert, um die zweite, d. h. Zusatzkraftstoffeinspritzung durchzuführen, wenn die Zieltemperatur des Abgases auf 300º oder höher gesetzt wird, und um die Verzögerung des Zündzeitpunkts für die Primärverbrennung durchzuführen, wenn die Zieltemperatur des Abgases auf weniger als 300º gesetzt wird.
Gemäß der Technik der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 4-183922 wird jedoch die Zündkerze in der Verbrennungskammer erneut angeregt oder die zusätzliche Zündkerze wird in der Abgasleitung angeordnet, so dass der Zusatzkraftstoff zur Verbrennung gebracht wird, um das Abgas zu erwärmen. Die erneute Anregung der Zündkerze in der Verbrennungskammer ist jedoch von den Nachteilen begleitet, dass eine Zündsteuerungs-Logik komplex wird und für die zweite Zündung keine ausreichende Energie sichergestellt werden kann. Jeder Versuch, ausreichend Zündenergie sicherzustellen bringt das Problem mit sich, dass die Verwendung eines größeren Zünders unverzichtbar wird, was zu höheren Herstellungskosten führt. Andererseits wird die Verwendung der in der Abgasleitung angeordneten Zündkerze zur Zündung des Zusatzkraftstoffs auch von dem Problem begleitet, dass dies zu einer Vergrößerung der Anzahl der Bauteile und ebenfalls zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt.
Die Technik der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 4-183922 dient zur Zündung des Zusatzkraftstoffs durch Verwendung der in der Abgasleitung angeordneten Zündkerze. Bei einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wird jedoch der Kraftstoff, der durch eine Primärkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, üblicherweise einer im Wesentlichen vollständigen Verbrennung während eines Expansionshubs und eines Auslasshubs unterzogen, so dass CO und HC, die zu Verbrennungsquellen werden können, nur in geringen Konzentrationen im Zylinder bleiben. Darüber hinaus wird bei einem Kraftstoff, der eine geringe Selbstentzündungseigenschaft hat (z. B. Ottokraftstoff) viel Energie benötigt (z. B. Wärme, Druck, Temperatur und/oder Ähnliches), um eine Verbrennung zu erreichen. Sogar wenn das Kraftstoffeinspritzventil einfach bei einem Expansionshub oder Auslasshub wieder aktiviert wird, um eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff durchzuführen, und der Zusatzkraftstoff anschließend wie bei der herkömmlichen Technik durch die Zündkerze entzündet wird, besteht das mögliche Problem, dass keine ausreichende Energie erzeugt wird, und die Verbrennung des Zusatzkraftstoffs dementsprechend nicht stattfindet. Die Erwärmung des Abgases kann deshalb nicht gewährleistet werden, was zu dem möglichen Problem führt, dass der Katalysator nicht sofort aktiviert wird.
Gemäß der Technik der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 8-100638 werden die Einspritzmenge und der Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung aus einer Grund-Kraftstoffeinspritzmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung und einer Motordrehzahl bestimmt. Mit anderen Worten, die Einspritzmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung wird auf der Grundlage der Grund-Kraftstoffeinspritzmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung bestimmt, und bezüglich des Einspritzzeitpunkts der zweiten Kraftstoffeinspritzung wird vorher eine experimentell ermittelte Kennlinie gespeichert, während die Grundeinspritzmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung und die Motordrehzahl als Parameter verwendet werden; und ein optimaler Einspritzzeitpunkt entsprechend den Betriebszuständen wird aus der Kennlinie ermittelt.
Da die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung durch die Primärkraftstoffeinspritzung (die erste Kraftstoffeinspritzung) bedingt durch Veränderungen verschiedener Parameter des Motors (z. B. der Motortemperatur, der Abgasrückführungsmenge zum Zeitpunkt der Primärverbrennung, des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung, des Zündzeitpunkts zum Zeitpunkt der Primärverbrennung usw.) verschieden ist, kann der Zusatzkraftstoff, der durch die Zusatzkraftstoffeinspritzung (die zweite Kraftstoffeinspritzung) eingespritzt wird, möglicherweise in einigen Fällen nicht zuverlässig durch die Flamme entzündet werden, die von der Primärverbrennung fortgepflanzt wird.
Weiterhin wird gemäß der Technik der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 8-100638 je nach Bedarf entweder die Erwärmung des Abgases durch die zweite Kraftstoffeinspritzung oder die Erwärmung des Abgases durch Verzögerung des Zündzeitpunkts der Primärverbrennung gewählt, abhängig von dem Wert der Zieltemperatur des Abgases, die durch die Abgaserwärmungsverfahren-Auswahleinheit gesetzt wird. Sogar wenn zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt oder der Zündzeitpunkt der Primärverbrennung verzögert wird, kann die resultierende Wärmeenergie in einigen Fällen zu einem wesentlichen Teil für die Arbeit verwendet werden, die nötig ist, um den Kolben herunterzudrücken (Gasexpansionsarbeit). Dies macht es unmöglich, die resultierende Wärmeenergie wirkungsvoll zum Erwärmen des Abgases zu verwenden, was zu dem Problem führt, dass die Temperatur des Abgases nicht effizient erhöht werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme gemacht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine zuverlässige Verbrennung von Zusatzkraftstoff durch eine Flamme, die von der Primärverbrennung fortgepflanzt wird, zu erreichen, ohne dass eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen ist, während eine Flammenbrenndauer der Primärverbrennung berücksichtigt wird, die verschiedenen Parametern des Motors entspricht, so dass die resultierende Wärmeenergie wirkungsvoll genutzt wird, um Abgas zu erwärmen, und dadurch effizient genutzt wird, um eine Abgasreinigungsvorrichtung zu erwärmen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung einzustellen, indem die verschiedenen Parameter des Motors eingestellt werden, so dass die Wärmeenergie, die durch die Verbrennung des zusätzlichen Kraftstoffs gewonnen wird, verwendet wird, um das Abgas effektiv zu erwärmen und dadurch die Abgasreinigungsvorrichtung effizient zu erwärmen.
Deshalb umfasst ein Abgaserwärmungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Einspritzung von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, eine Zündkerze, die Kraftstoff, der als Primärkraftstoff aus der Kraftstoffeinspiritzvorrichtung eingespritzt wurde, einer Funkenzündung unterwirft, so dass der Primärkraftstoff einer Primärverbrennung unterzogen wird, eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit zur Regelung der Einspritzung von Kraftstoff zum Zeitpunkt der Primärverbrennung in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist, eine Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit für eine Bestimmung einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung durch Erfassung oder Schätzung der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung, und eine Zusatzkraftstoffeinspritz-Regeleinheit für eine Regelung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wenn sich anhand der Temperatur, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit bestimmt wurde, herausgestellt hat, dass eine Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtung erforderlich ist, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff als Zusatzkraftstoff während einer Flammenbrenndauer durchgeführt wird, während der eine Flamme der Primärverbrennung, die auf der Einspritzung des Primärkraftstoffs basiert, verbleibt, und die Zusatzkraftstoffeinspritz-Regeleinheit eine Einspritzzeit-Setzeinheit aufweist, die eine Einspritzzeit-Setzeinheit umfasst, um eine Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf der Basis eines Parameters zu setzen, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt.
Die Einspritzzeit-Setzeinheit umfasst eine Basisstartzeit-Setzeinheit für eine Bestimmung einer Basiseinspritzstartzeit auf der Basis einer Motordrehzahl und einer Motorlast des Motors und setzt die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs durch Korrektur der Basiseinspritzstartzeit.
Die Einspritzzeit-Setzeinheit kann vorzugsweise eine Einspritzmengen-Berechnungseinheit für eine Bestimmung der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis einer direkt oder indirekt erfassten Sauerstoffmenge, die nach der Primärverbrennung noch verbleibt, eine Einspritzdauer-Setzeinheit zum Setzen einer Einspritzdauer, die der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs entspricht, der durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit bestimmt wurde, und eine Einspritzstartzeit- Setzeinheit zum Setzen einer Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf der Basis des Parameters, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt, umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Einspritzstartzeit-Setzeinheit eine Flammenabsterbzeit- Berechnungseinheit für eine Bestimmung eines Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors auf der Basis des Parameters, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt, wobei eine Flammenabsterbzeit als Beendigungszeit der Flammenbrenndauer betrachtet wird; und die Einspritzstartzeit-Setzeinheit setzt die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis der Basiseinspritzstartzeit, die durch die Basiseinspritzstartzeit-Setzeinheit bestimmt wurde, und des Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors, der durch die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit bestimmt wurde, so dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs zu einem Zeitpunkt gestartet wird, an dem der Zusatzkraftstoff durch die Flamme der Primärverbrennung gezündet werden kann.
Die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit kann vorzugsweise den Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor auf einer Grundlage von wenigstens einem der folgenden Parameter bestimmen: einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors, einer Abgasrückführungsmenge zum Zeitpunkt der Primärverbrennung, einem Luft/Kraftstoffverhältnis zum Zeitpunkt der Primärverbrennung und einem Zündzeitpunkt zum Zeitpunkt der Primärverbrennung, als Parameter, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt.
Vorzugsweise umfasst der Verbrennungsmotor eine Motortemperatur- Erfassungseinheit zum Erfassen der Motortemperatur, und die Flammenabsterbzeit- Berechnungseinheit umfasst eine erste Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie, die einen ersten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor anzeigt, der unter Berücksichtigung der Flammenabsterbzeit gesetzt wurde, die früher wird, wenn die Motortemperatur geringer wird, wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis des ersten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors setzt, der aus der ersten Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie auf der Basis der Motortemperatur bestimmt wurde, die durch die Motortemperatur-Erfassungseinheit erfasst wurde.
Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführungsmengen- Regeleinheit für eine Regelung oder Abgasrückführungsmenge durch Öffnen oder Schließen eines Ein/Aus-Ventils in einer Abgasrückführungsleitung versehen, die die Abgasleitung und die Einlassleitung miteinander verbindet, und die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit umfasst eine zweite Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie, die einen zweiten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor anzeigt, der unter Berücksichtigung der Flammenabsterbzeit gesetzt wurde, die abhängig von der Abgasrückführmenge unterschiedlich ist, wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis des zweiten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors setzt, der aus der zweiten Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie auf der Basis der Abgasrückführungsmenge bestimmt wurde, die durch die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit geregelt wird.
Vorzugsweise umfasst die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit eine dritte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie, die einen dritten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor anzeigt, der unter Berücksichtigung der Flammenabsterbzeit gesetzt wurde, die sich verzögert, wenn ein Luft/Kraftstoffverhältnis zum Zeitpunkt der Primärverbrennung magerer wird, wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis des dritten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors setzt, der aus der dritten Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie auf der Basis des Luft/Kraftstoffverhältnisses zum Zeitpunkt der Primärverbrennung durch die herkömmliche Verbrennungseinspritzungs-Regeleinheit bestimmt wurde.
Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor mit einer Zündzeitpunkt-Regeleinheit für eine Regelung des Zündzeitpunkts des aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzten Primärkraftstoffs durch die Zündkerze versehen, und die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit umfasst eine vierte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie, die einen vierten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor anzeigt, der unter Berücksichtigung der Flammenabsterbzeit gesetzt wurde, die sich verzögert, wenn ein Zündzeitpunkt zum Zeitpunkt der Primärverbrennung verzögert wird, wobei die Einspritzstartzeit- Setzeinheit die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis des vierten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors setzt, der aus der vierten Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie auf der Basis des durch die Zündzeitpunkt-Regeleinheit gesetzten Zündzeitpunkts bestimmt wurde.
Die Einspritzstartzeit-Setzeinheit kann vorzugsweise die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf einen Zeitpunkt setzen, der nahe an der Flammenabsterbzeit der Flammenbrenndauer liegt.
Vorzugsweise umfasst die Einspritzstartzeit-Setzeinheit eine Flammenbrenndauer- Einstelleinheit für eine Einstellung der Flammenbrenndauer, wobei die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit eine Regeleinheit für eine Einstellung einer Regelgröße für den Parameter und eine Speichereinheit für eine Speicherung von Flammenbrenndauern entsprechend vorher bestimmten Regelgrößen für den Parameter aufweist, wobei die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit die Flammenbrenndauer einstellt, indem sie aus der Speichereinheit eine der vorher bestimmten Regelgrößen für den Parameter erhält, wobei die eine Regelgröße erforderlich ist, um die Beendigungszeit der Flammenbrenndauer identisch mit einer Flammenabsterbzeit zu machen, die einem Aktivierungsgrad entspricht, der für die Abgasreinigungsvorrichtung erforderlich ist, und dann den Parameter durch die Regeleinheit einstellt, um die eine Regelgröße vorzugeben; und die Einspritzstartzeit-Setzeinheit setzt die Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs innerhalb der Flammenbrenndauer, die durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit eingestellt wurde.
Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführungsmengen- Regeleinheit für eine Regelung einer Abgasrückführungsmenge durch Öffnen oder Schließen eines Ein/Aus-Ventils in einer Abgasrückführungsleitung versehen, die die Abgasleitung und die Einlassleitung miteinander verbindet, die Speichereinheit umfasst eine erste Kennlinie, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Regelgrößen für die Abgasrückführungsmenge entsprechen, und die Flammenbrenndauer- Einstelleinheit erhält aus der ersten Kennlinie eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit bestimmt wurde, und steuert die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit durch die Regeleinheit, um die eine Regelgröße vorzugeben.
Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor mit einer Zündzeitpunkt-Regeleinheit für eine Regelung eines Zündzeitpunkts der Zündkerze versehen, zu dem der aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzte Primärkraftstoff einer Funkenzündung unterworfen wird, die Speichereinheit umfasst eine zweite Kennlinie, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Regelgrößen für den Zündzeitpunkt der Primärverbrennung entsprechen, und die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit erhält aus der zweiten Kennlinie eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit bestimmt wurde, und steuert die Zündzeitpunkt-Regeleinheit durch die Regeleinheit, um die eine Regelgröße vorzugeben.
Vorzugsweise umfasst die Speichereinheit eine dritte Kennlinie, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Regelgrößen für das Luft/Kraftstoffverhältnis der Primärverbrennung entsprechen, und die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit erhält aus der dritten Kennlinie eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit bestimmt wurde und steuert die herkömmliche Kraftstoffeinspritz-Regeleinheit durch die Regeleinheit, um die eine Regelgröße vorzugeben.
Die Einspritzzeit-Setzeinheit kann eine erste Einspritzdauer-Korrektureinheit für eine Korrektur einer Basiseinspritzdauer umfassen, die durch die Einspritzdauer- Setzeinheit entsprechend einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmt wurde, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit bestimmt wurde.
Vorzugsweise weist die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit eine Korrekturfaktor- Setzeinheit für eine Korrektur der Basiseinspritzdauer durch einen ersten Einspritzdauer-Korrekturfaktor auf, der der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend vorher bestimmt wurde, so dass die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs geringer wird, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung ansteigt.
Vorzugsweise weist der Verbrennungsmotor mehrere Zylinder auf, und die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit weist eine Zylinderbestimmungseinheit auf, die auf der Basis einer Zylinderanzahl-Kennlinie, die entsprechend Temperaturen der Abgasreinigungsvorrichtung vorgegeben wurde, eine Anzahl von Zylindern, bei denen eine zusätzliche Einspritzung durchgeführt wird, verringert, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung ansteigt.
Vorzugsweise weist die Einspritzdauer-Setzeinheit eine zweite Einspritzdauer- Korrektureinheit auf, die durch einen zweiten Einspritzdauer-Korrekturfaktor, der der Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs beim Expansionshub der Primärverbrennung entsprechend vorher bestimmt wurde, die Basiseinspritzdauer korrigiert, die durch die Einspritzdauer-Setzeinheit bestimmt wurde, so dass eine aktuelle Einspritzmenge zu der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs konform ist, die durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit bestimmt wurde.
Vorzugsweise umfasst die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit eine Einspritzmengen-Berechnungseinheit für eine Bestimmung der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs auf einer Basis einer direkt oder indirekt erfassten Menge an Sauerstoff, der nach der Primärverbrennung noch verbleibt, und die Einspritzzeit- Setzeinheit ist mit einer Teileinspritzstart-Setzeinheit versehen, die die Einspritzstartzeiten von mehreren Teileinspritzungen setzt, so dass die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes, die durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit bestimmt wurde, geteilt und in mehreren gleichen Teilen eingespritzt wird.
Wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs durch seine Teilung in N Teilen eingespritzt wird, kann die Teileinspritzstart-Setzeinheit vorzugsweise eine Einspritzstartzeit einer N-ten Teileinspritzung zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der Öffnung des Auslassventils setzen.
Vorzugsweise ist die Einspritzzeit-Setzeinheit mit einer Einspritzdauer-Setzeinheit versehen, die, wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs durch seine Teilung in N Teilen eingespritzt wird, eine (N-1)-te Teileinspritzdauer und eine N-te Teileinspritzdauer so setzt, dass eine (N-1)-te Teileinspritzmenge geringer wird als eine Nte Teileinspritzmenge.
Vorzugsweise umfasst die Einspritzdauer-Setzeinheit dritte Einspritzdauer- Korrekturfaktoren, die entsprechend Werten der Motortemperatur vorher bestimmt wurden; und, wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs durch seine Teilung in N Abschnitten eingespritzt wird, setzt die Einspritzdauer-Setzeinheit eine (N-1)-te und eine N-te Teileinspritzdauer durch die dritten Einspritzdauer-Korrekturfaktoren, so dass eine (N-1)-te Teileinspritzmenge noch geringer wird als eine N-te Teileinspritzmenge, wenn die Motortemperatur ansteigt.
Vorzugsweise setzt die Einspritzstartzeit-Setzeinheit die Einspritzstartzeit so, dass, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechungseinheit bestimmt wurde, geringer ist als eine vorher bestimmte Temperatur, die eine Verbrennung eines nicht verbrannten Kraftstoffabschnitts in der Abgasreinigungsvorrichtung ermöglicht, die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs innerhalb der Flammenbrenndauer bewirkt wird, in der die Flamme der Primärverbrennung auf der Basis der Einspritzung des Primärkraftstoffs verbleibt, und, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung gleich oder höher ist als die vorher bestimmte Temperatur, die Einspritzstart-Setzeinheit die Einspritzstartzeit so setzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs nach der Flammenbrenndauer durchgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau eines wesentlichen Teils eines Steuerungssystems eines Abgaserwärmungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
Fig. 2 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm des Abgaserwärmungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
Fig. 3 ist ein Gesamtaufbaudiagramm des Abgaserwärmungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das einen Einspritzzeitpunkt von Zusatzkraftstoff durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
Fig. 5(A) und 5(B) sind Flussdiagramme zur Erläuterung der Kraftstoffeinspritzungs-Regelung durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, wobei Fig. 5(A) ein Flussdiagramm der Regelung einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung und Fig. 5(B) ein Flussdiagramm der Regelung einer Zusatzkraftstoffeinspritzung ist;
Fig. 6 (A) bis 6(D) sind Diagramme, die Kennlinien darstellen, die bei der Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder verwendet werden, wobei Fig. 6(A) eine erste Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie (6A) ist, die einen Kühlmitteltemperatur- Korrekturfaktor (einen ersten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor) Kθ zeigt, Fig. 6(B) eine zweite Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6B) ist, die einen Abgasrückführungsmengen-Korrekturfaktor (einen zweiten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor) KE darstellt, Fig. 6(C) eine dritte Einspritztartzeit-Korrekturkennlinie (6C) ist, die einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturfaktor (einen dritten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor) KF anzeigt, und Fig. 6(D) eine vierte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6D) ist, die einen Zündzeitpunkt-Korrekturfaktor (einen vierten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor) KI zeigt;
Fig. 7(A) bis 7(C) sind Diagramme, die Kennlinien zur Verwendung bei der Regelung einer Einspritzung von Zusatzkraftstoff durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Vebrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellen, wobei Fig. 7(A) eine Kennlinie (7A) ist, die eine Flammenbrenndauer entsprechend einer Regelgröße für eine Abgas-Rückführungsmenge (AR-Menge) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung zeigt, Fig. 7(B) eine Kennlinie (7B) ist, die eine Flammenbrenndauer entsprechend einer Regelgröße für ein Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung zeigt, und Fig. 7(C) eine Kennlinie (7C) ist, die eine Flammenbrenndauer entsprechend einer Regelgrüße für einen Zündzeitpunkt TIG zum Zeitpunkt der Primärverbrennung anzeigt;
Fig. 8(A) bis 8(C) sind Diagramme, die Variationen bei der Wärmeabgabemenge darstellen, wenn Zusatzkraftstoff eingespritzt wird, indem die Regelgrößen für die jeweiligen Parameter bei der Regelung der Einspritzung des Zusatzkraftstoffs durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder eingestellt werden, wobei Fig. 8(A) Variationen zeigt, wenn die Abgasrückführung eingestellt wird, Fig. 8(B) Variationen zeigt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis der Primärverbrennung eingestellt wird, und Fig. 8(C) Variationen darstellt, wenn der Zündzeitpunkt der Primärverbrennung eingestellt wird;
Fig. 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Drucks innerhalb eines Zylinders und einer Wärmeabgabemenge, wenn eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff bei einem Expansionshub durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder durchgeführt wird;
Fig. 10 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau eines wesentlichen Teils eines Steuerungssystems eines Abgaserwärmungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das einen Einspritzzeitpunkt des Zusatzkraftstoffs durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Regelung einer Einspritzung von Zusatzkraftstoff durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
Fig. 13 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau eines wesentlichen Teils eines Steuerungssystems eines Abgaserwärmungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das einen Einspritzzeitpunkt von Zusatzkraftstoff durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylin-
der zeigt;
Fig. 15 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Regelung einer Einspritzung von Zusatzkraftstoff durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
Fig. 16 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Zylinderinnendrucks und einer Wärmeabgabemenge, wenn eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff bei einem Expansionshub durch das Abgaserwärmungssystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder durchgeführt wird;
Fig. 17(A) bis 17(D) sind Diagramme, die Kennlinien zur Verwendung bei der Regelung einer Einspritzung von Zusatzkraftstoff durch ein Abgaserwärmungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigen, wobei Fig. 17(A) eine Kennlinie (17A) ist, die einen zweiten Einspritzdauer- Korrekturfaktor K&sub1; zeigt, der entsprechend einer Einspritzstartzeit TINJ vorher bestimmt ist, Fig. 17(B) eine Kennlinie (17B) ist, die einen ersten Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub2; darstellt, der entsprechend einer Katalysatortemperatur θc.c vorher bestimmt wurde, Fig. 17(C) eine Zylinderanzahl-Kennlinie (17C) ist, die entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c vorher gesetzt wurde, und Fig. 17(D) eine Kennlinie (17D) ist, die aus einer Zylinderanzahl NINJ, bei der eine Einspritzung durchgeführt wird, einer Kühlmitteltemperatur θw und einem dritten Einspritzdauer- Korrekturfaktor K&sub3; vorher gesetzt wurde.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 bis Fig. 9 wird das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder beschrieben.
Der Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, der mit dem Abgaserwärmungssystem ausgestattet ist, ist wie in Fig. 3 gezeigt aufgebaut, d. h. er ist ein Verbrennungsmotor, der einzelne Hübe zum Ansaugen, zur Kompression, zur Expansion und zum Auslass bei einem Arbeitstakt ausführt, nämlich ein Viertaktmotor; er ist ein Ottomotor und ist als Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder aufgebaut, bei dem Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird.
Wie in Fig. 3 dargestellt sind eine Einlassleitung 2 und eine Auslassleitung 3 mit der Verbrennungskammer verbunden, die mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, so dass die Einlassleitung 2 und die Auslassleitung 3 mit der Verbrennungskammer 1 verbunden werden können. Die Einlassleitung 2 und die Verbrennungskammer 1 werden durch ein Einlassventil 4 geregelt miteinander in Verbindung gebracht, während die Auslassleitung 3 und die Verbrennungskammer 1 durch ein Auslassventil 5 geregelt miteinander in Verbindung gebracht werden.
Die Einlassleitung 2 ist mit einer Luftreinigungsvorrichtung 6 und einem Drosselventil 7 versehen, die von einer stromaufwärtigen Seite in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Die Auslassleitung 3 andererseits ist mit einem Abgasreinigungs- Katalysator 9 als Abgasreinigungsvorrichtung und mit einem nicht gezeigten Auspufftopf (Schalldämpfer) versehen, die von einer stromaufwärtigen Seite der Auslassleitung 3 in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Die Einlassleitung 2 ist auch mit einem Ausgleichsbehälter 2a versehen.
Weiterhin ist ein Abgasrückführungssystem (im Folgenden als AR-System bezeichnet) 10 angeordnet. Genau beschrieben ist eine Abgasrückführungsleitung 10b so angeordnet, dass die Einlassleitung 2 an dem Ausgleichsbehälter 2a mit einer stromaufwärtigen Seite der Auslassleitung 3 verbunden ist. Diese Abgasrückführungsleitung 10b ist mit einem AR-Ventil 10a versehen.
Durch das AR-Ventil 10a kann der Durchsatz von Abgas (der auch als "Emission" oder "Emissionsgas" bezeichnet werden kann) von der Auslassleitung 3 zu der Einlassleitung 2 geregelt werden. Die Steuerung des AR-Ventils 10a wird in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors durchgeführt.
Das Drosselventil 7 variiert bei der Öffnung in Abhängigkeit von einem Hub eines nicht gezeigten Gaspedals, wodurch die Menge der Luft, die in die Verbrennungskammer 1 eingeführt wird, eingestellt wird. Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 16 ein Leerlaufsteuerungsventil (LS-Ventil) bezeichnet, das in einer Bypassleitung 16A angeordnet ist, die einen Abschnitt der Einlassleitung 2 umgeht, an dem das Drosselventil angeordnet ist, wobei das LS-Ventil von einem nicht gezeigten Schrittmotor ein- und ausgeschaltet wird, und das einen Leerlauf vor allem dann feineinstellt, wenn das Drosselventil 7 vollständig oder im Wesentlichen geschlossen ist.
Das Bezugszeichen 50 bezeichnet ein Luft-Bypassventil (LBV), das in einer Bypassleitung 50A angeordnet ist, die die Einlassleitung 2 oberhalb des Drosselventils 7 mit dem Ausgleichsbehälter 2a verbindet, so dass der Abschnitt der Einlassleitung 2, an dem das Drosselventil angeordnet ist, umgangen wird. Das Luft-Bypassventil 50 kann das Luft/Kraftstoffverhältnis einstellen, indem die Menge angesaugter Luft unabhängig von dem Drosselventil 7 eingestellt wird.
Eine Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzventil) 8 als Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist so angeordnet, dass ihre Öffnung der Verbrennungskammer 1 zugewandt ist, so dass Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 1 in einem Zylinder eingespritzt wird. Selbstverständlich wird eine Einspritzvorrichtung 8 pro Zylinder angeordnet. Wenn beispielsweise der Motor bei dieser Ausführungsform ein 4-Zylinder- Motor mit Reihenschaltung ist, sind vier Einspritzvorrichtungen 8 angeordnet.
Bedingt durch den oben beschriebenen Aufbau wird Luft, die durch die Luftreinigungsvorrichtung 6 in einer Menge eingeführt wurde, die einer Öffnung des Drosselventils 7 entspricht, in die Verbrennungskammer 1 eingeführt, wenn das Einlassventil 4 geöffnet wird. In der Verbrennungskammer 1 wird die so eingeführte Luft mit Kraftstoff gemischt, der direkt aus der Einspritzvorrichtung 8 eingespritzt wird, und das resultierende Luft/Kraftstoff-Gemisch wird dort zu einem angemessen Zeitpunkt durch eine Zündkerze 35 gezündet. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird daher zur Verbrennung gebracht, so dass eine Motordrehzahl bewirkt wird. Danach wird das so verbrannte Luft/Kraftstoff-Gemisch als Abgas aus der Verbrennungskammer 1 in die Abgasleitung 3 abgeführt. Nachdem die drei giftigen Komponenten CO, HC und NOx in dem Abgas im Katalysator als Abgasreinigungsvorrichtung gereinigt wurden, wird das Abgas schallgedämpft und dann an die Atmosphäre abgegeben.
Insbesondere ist dieser Motor ein Motor, der einen kraftstoffsparenden Vorgang ausführen kann, während er das Luft/Kraftstoffverhältnis mager hält, und während eines mageren Vorgangs kann NOx im Abgas nicht vollständig gereinigt werden, wenn ein herkömmlicher Dreiwegekatalysator allein verwendet wird. Dementsprechend ist der Katalysator 9 als Kombination eines Katalysators 9A für mageres NOx und eines Dreiwegekatalysators 9B zusammengesetzt. Der Dreiwegekatalysator 9B, der mit einer Dreiwegefunktion ausgestattet ist, die CO, HC und NOx im Abgas bei einem stöchiometrischen Luft/kraftstoffverhältnis reinigen kann, ist stromabwärts des Katalysators 9A für mageres NOx angeordnet.
Die Anordnung des Dreiwegekatalysators 9B an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 9A für mageres NOx dient dazu, die Reinigung von CO und HC sicherzustellen, die der Katalysator für mageres NOx nicht vollständig reinigen konnte, während Interferenz mit der Reinigung des NOx an dem Katalysator 9A für mageres NOx vermieden wird. Der Dreiwegekatalysator 9B kann weggelassen werden, wenn der Katalysator 9A für mageres NOx mit einer Dreiwegefunktion ausgestattet ist.
Der Motor wird folgendermaßen näher beschrieben: Der Motor ist so aufgebaut, dass ein angesaugter Luftstrom, der aus der Einlassleitung 2 in die Verbrennungskammer 1 geströmt ist, einen vertikalen Wirbel bildet (umgekehrter Wirbelstrom). Während der angesaugte Luftstrom einen solchen vertikalen Wirbel in der Verbrennungskammer 1 bildet, ermöglicht es die Verwendung dieses vertikalen Wirbels, Kraftstoff nur in der Nähe der Zündkerze 35 zu sammeln, die z. B. zentral in einem oberen Teil der Verbrennungskammer 1 angeordnet ist, und auch einen Zustand eines extrem mageren Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem von der Zündkerze 35 entfernten Teil herzustellen. Indem ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis nur in der Nähe der Zündkerze 35 auf diese Art erreicht wird, kann der Kraftstoffverbrauch verringert werden, während eine stabilisierte geschichtete Verbrennung durchgeführt wird. Als ein optimaler Zeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung ist es in diesem Fall erwünscht, Kraftstoff in einem späteren Stadium eines Kompressionshubs einzuspritzen.
Um eine hohe Leistung des Motors zu erreichen, ist es nur erforderlich, ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis in der gesamten Verbrennungskammer 1 zu bilden und anschließend eine Vormischverbrennung durchzuführen. Hier ist es wiederum möglich, effizient eine hohe Leistung zu erreichen, indem eine Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem eine Zerstäubung und Vergasung des Kraftstoffs vollständig erreicht werden können. Als optimaler Zeitpunkt für die Einspritzung von Kraftstoff in diesem Fall ist es bekannt, den Zeitpunkt so zu setzen, dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem frühen Stadium oder einem früheren Stadium eines Ansaughubs erfolgt, um eine Förderung der Zerstäubung und Vergasung des Kraftstoffs durch Verwendung eines eingeführten Luftstroms zu ermöglichen.
Verschiedene Sensoren sind zur Steuerung des Motors angeordnet. Erstens sind auf der Seite der Einlassleitung 2 u. a. ein Luftstromsensor 11 von Karmann vortex information zur Erfassung der Menge der angesaugten Luft, ein Ansauglufttemperatursensor 12 zur Erfassung der Temperatur der angesaugten Luft und ein Sensor 13 für atmosphärischen Druck zur Erfassung eines atmosphärischen Drucks angeordnet, alle an einem Abschnitt, an dem eine Luftreinigungsvorrichtung angeordnet ist, und ein Drosselöffnungssensor 14 der Art eines Potentiometers zur Erfassung einer Öffnung des Drosselventils 7 und ein Leerlaufschalter 15 zur Erfassung eines Leerlaufzustands o. ä., die beide an dem Abschnitt angeordnet sind, an dem das Drosselventil angeordnet ist.
Auf der Seite der Auslassleitung 3 andererseits sind auf einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators 9 ein Sauerstoffkonzentrationssensor 17 (im Folgenden einfach als O&sub2;-Sensor 17 bezeichnet) zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration (O&sub2;- Konzentration) im Abgas und auf einer stromabwärtigen Seite des Katalysators 9 ein Katalysatortemperatursensor (Hochtemperatursensor) 26 zur Erfassung der Temperatur des Katalysators oder seiner Umgebung als Reinigungsvorrichtungs- Temperaturberechnungseinheit angeordnet.
Weitere Sensoren umfassen einen Kühlmitteltemperatursensor (Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinheit) 19 als Motortemperaturerfassungseinheit zur Erfassung der Temperatur eines Motorkühlmittels (der Motortemperatur); und, wie in Fig. 2 gezeigt, sind ein Kurbelwinkelsensor 21 zur Erfassung eines Kurbelwinkels (dieser Kurbelwinkelsensor 21 dient auch als Drehzahlsensor zur Erfassung einer Motordrehzahl) und ein Oberer-Totpunkt-Sensor (Zylinderindentifikationssensor) 22 zur Erfassung des oberen Totpunkts eines ersten Zylinders (Referenzzylinders) beide in der Nähe eines Nockens angeordnet.
Erfassungssignale von diesen Sensoren werden in eine elektronische Steuerungseinheit (ESE) 23 eingegeben.
Ebenfalls in die ESE 23 eingegeben werden Spannungssignale von einem Gaspedal-Positionssensor 24 zur Erfassung eines Hubs des Gaspedals und von einem Batteriesensor 25 zur Erfassung der Spannung einer Batterie sowie ein Signal von einem Anlassschalter [oder Zündschalter (Schlüsselschalter)] 20 zur Erfassung eines Starts.
Der Hardware-Aufbau der ESE 23 kann wie in Fig. 2 gezeigt dargestellt werden. Diese ESE 23 ist mit einer ZE 27 als Haupteinheit versehen. Erfassungssignale werden in die ZE 27 durch eine Eingabe-Schnittstelle 28 und einen Analog-Digital- Umwandler 30 von dem Ansauglufttemperatursensor 12, dem Sensor 13 für atmosphärischen Druck, dem Drosselöffnungssensor 14, dem O&sub2;-Sensor 17, dem Kühlmitteltemperatursensor 19, dem Gaspedal-Positionssensor 24, dem Katalysatortemperatursensor 26 und dem Batteriesensor 25 eingegeben; Erfassungssignale werden auch durch eine Eingabe-Schnittstelle 29 von dem Luftstromsensor 11, dem Kurbelwinkelsensor 21, dem Oberen-Totpunkt-Sensor 22, dem Leerlaufschalter 15, dem Anlassschalter 20 und einem Zündschalter und ähnlichem eingegeben.
Durch einen Bus tauscht die ZE 27 auch Daten mit einem ROM 31, das Programmdaten und Festwertdaten speichert, mit einem RAM 32, das fortlaufend durch Aktualisierung neu geschrieben wird, einem Freilaufzähler 48 und einem batterieunterstützten RAM (nicht gezeigt), das von einer Batterie unterstützt wird, um gespeicherte Informationen, Daten etc. zu behalten, solange die Batterie angeschlossen ist.
Die Daten des RAM 32 werden jedesmal gelöscht und rückgesetzt, wenn ein Zündschalter abgeschaltet wird.
Weiterhin werden Signale zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die als Ergebnis der Berechnung in der ZE 27 erhalten werden, an Magnetspulen (Einspritz- Magnetspulen) 8a von Einspritzvorrichtungen 8 durch Magnetspulenantriebe (vier Magnetspulenantriebe bei dieser Ausführungsform; Kraftstoffeinspritzventil- Betätigungseinheit) 34 für die jeweiligen Zylinder ausgegeben.
Bezüglich der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung (Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses) werden Signale zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die in der CPU 27 berechnet werden, durch die entsprechenden Antriebe 34 ausgegeben, so dass die Einspritzvorrichtungen, beispielsweise die vier Einspritzvorrichtungen 8, nacheinander betätigt werden.
Von den oben genannten kennzeichnenden Merkmalen des Motors mit Einspritzung in den Zylinder ist der Motor mit den folgenden Modi als Kraftstoffeinspritz-Modi versehen: mit einem Spät-Einspritz-Modus, in dem eine Einspritzung des Kraftstoffs bei einem Kompressionshub erfolgt (insbesondere in der zweiten Hälfte eines Kompressionshubs), um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, indem ein Magerbetrieb erreicht wird, der auf geschichteter Verbrennung beruht, mit einem Früh-Einspritz- Modus, bei dem eine Einspritzung von Kraftstoff bei einem Ansaughub erfolgt (insbesondere bei einer ersten Hälfte eines Ansaughubs), um einen Magerbetrieb zu erreichen, der auf Vormischverbrennung beruht, und dadurch Leistung durch sanfte Beschleunigung zu erzielen, und mit einem stöchiometrischen Modus, bei dem eine Einspritzung von Kraftstoff bei einem Ansaughub erfolgt, um durch Vormischverbrennung einen stöchiometrischen Betrieb zu erreichen (einen theoretischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betrieb) und so die Leistung stärker als bei dem Früh- Einspritz-Modus zu verbessern.
Insbesondere ist zur Aktivierung des Katalysators 9 der Verbrennungsmotor so aufgebaut, dass Zusatzkraftstoff bei einem Expansionshub zusätzlich zu einer Kraftstoffeinspritzung (einer primären Kraftstoffeinspritzung) für eine herkömmliche Verbrennung wie die oben beschriebene eingespritzt wird. Diese Zusatzkraftstoffeinspritzung dient dazu, den Katalysator 9 aufzuheizen und zu aktivieren, indem der Zusatzkraftstoff einer Verbrennung durch eine Flamme unterzogen wird, die von der Primärverbrennung fortgepflanzt wird, ohne die Zündkerze erneut zu zünden, und indem das so erwärmte Abgas in den Katalysator 9 geleitet wird.
Diese Zusatzkraftstoffeinspritzung dient daher zum Ausführen einer Steuerung auf der Grundlage von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, insbesondere des Aktivierungszustands des Katalysators 9, so dass, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff bei jedem Expansionshub jedes Zylinders durchgeführt wird (insbesondere während bei jedem Expansionshub noch eine Flamme verbleibt) und beendet wird, wenn der Katalysator 9 in den aktiven Zustand zurückgeführt wird.
Für eine solche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung (Steuerung der Einspritzvorrichtung) ist die ESE 23 mit einer Kraftstoffeinspritz-Regeleinheit 101 versehen, um die Auswahl eines der Injektionsmodi und das Setzen einer Kraftstoffeinspritzmenge durchzuführen, wie in dem Funktions-Blockdiagramm in Fig. 1 gezeigt. Weiterhin ist die ESE 23 in ihrem Inneren mit einer Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 und einer Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 versehen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Kraftstoffeinspitz-Regeleinheit 101 mit einer Funktion zum Durchführen einer Einspritzung von Zusatzkraftstoff, wenn der Katalysator 9 inaktiv ist (Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit) 102 und einer Funktion zum Durchführen einer Regelung der Kraftstoffeinspritzung während einer normalen Operation (herkömmliche Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit) 103 versehen. Die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 ist ein kennzeichnendes Element des Abgaserwärmungssystems, dessen Aufgabe die Reinigung des Abgases ist.
Auf der Grundlage der erfassten Informationen von dem Katalysatortemperatur- Sensor (Katalysatortemperatur-Erfassungseinheit) 26 als Reinigungvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit zum Erfassen der Temperatur des Katalysators 9 oder seiner Umgebung bestimmt die Zusatzkraftstoffeinspritzungs- Regeleinheit 102, ob der Katalysator 9 in einem aktiven Zustand ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Katalysator 9 nicht in einem aktiven Zustand ist, wird eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff während einer Flammenbrenndauer vorgenommen, bei der eine Flamme der Primärverbrennung auf der Grundlage der Einspritzung des Primärkraftstoffs noch verbleibt. Im Einzelnen beschrieben wird bestimmt, dass der Katalysator 9 in einem inaktiven Zustand ist, wenn erfasst oder geschätzt wird, dass die Temperatur θc.c des Katalysators 9 oder seiner Umgebung (im Folgenden als "Katalysatortemperatur" bezeichnet), die der Katalysatortemperatursensor 26 erfasst, gleich einer oder niedriger als eine vorher bestimmte Temperatur 80 ist. Auf der Grundlage dieser Bestimmung wird die Regelung durchgeführt, so dass Zusatzkraftstoff bei einem Expansionshub jedes Zylinders eingespritzt wird (s. Fig. 4).
Hier ist die vorher bestimmte Temperatur θo eine Katalysatoraktivierungs- Zieltemperatur und wird auf der Grundlage einer Temperaturuntergrenze für die Katalysatoraktivierung betimmt. Beispielsweise kann sie als Wert gesetzt werden, der erhalten wird, indem eine festgesetzte, vorher bestimmte Temperatur zu der Temperaturuntergrenze für die Katalysatoraktivierung hinzuaddiert wird. Diese Temperaturuntergrenze für die Katalysatoraktivierung ist ungefähr 400ºC für den Katalysator für mageres NOx, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird. Die Zieltemperatur θo als vorher bestimmte Temperatur (die vorher bestimmte Temperatur wird im Folgenden als "Zieltemperatur" bezeichnet), kann so gesetzt werden, dass sie mit einer Katalysator-Aktivierungstemperatur konform ist.
Die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 ist mit einer Einspritzmengen- Berechnungseinheit 112 zum Bestimmen einer Einspritzmenge an Zusatzkraftstoff auf der Grundlage einer Menge an Sauerstoff, die nach der Primärverbrennung noch verbleibt, und auch mit einer Einspritzzeit-Setzeinheit 110 zum Setzen des Zeitpunkts einer Einspritzung des Zusatzkraftstoffs versehen.
Hier erfasst die Einspritzmengen-Berechnungseinheit 112 direkt oder indirekt die Menge des Sauerstoffs, der nach der Primärverbrennung noch verbleibt, und bestimmt dann die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs auf der Grundlage der Menge des so erfassten verbleibenden Sauerstoffs.
Die Einspritzzeit-Setzeinheit 110 setzt eine Einspritzdauer- und eine Einspritzstartzeit des Zusatzkraftstoffs auf der Grundlage verschiedener Parameter, die eine Flammenbrenndauer beeinflussen, während der eine Flamme der Primärverbrennung verbleibt, und ist mit einer Funktion (Einspritzdauer-Setzeinheit) 114 zum Setzen einer Einspritzdauer des Zusatzkraftstoffs bei jedem Arbeitstakt entsprechend der Einspritzmenge, die von der Einspritzmengen-Berechnungseinheit 112 bestimmt wurde, und mit einer Funktion (Einspritzstartzeit-Setzeinheit) 116 zum Setzen einer Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff versehen.
Von diesen Einheiten setzt die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 eine Einspritzstartzeit TINJ so, dass bei einem Expansionshub jedes Zylinders eine Einspritzung von Zusatzkraftstoff während einer Verbrennungsdauer zum Zeitpunkt der Verbrennung durch eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzung (im Folgenden als "Primärverbrennung" bezeichnet) erfolgt, anders ausgedrückt während eines Zeitraums, in dem eine Flamme verbleibt (im Folgenden als "Flammenbrenndauer" bezeichnet).
Das Setzen der Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs wie oben beschrieben dient dazu, eine Verbrennung (im Folgenden als "zusätzliche Verbrennung" bezeichnet) des Kraftstoffs herbeizuführen, der durch die Zusatzkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, ohne dass eine zusätzliche Vorrichtung angeordnet werden muss, weil es nötig ist, die Zusatzkraftstoffeinspritzung während der Flammenbrenndauer des Kraftstoffs durch eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, wie in Fig. 9 dargestellt.
Da Ottokraftstoff, der als Kraftstoff verwendet wird, schlechte Selbstentzündungseigenschaften hat, kann er daher nicht zuverlässig entzündet werden, wenn nicht eine Verbrennungsquelle oder eine externe Energiequelle zum Auslösen eines chemischen Zerfalls des Ottokraftstoffs selbst zum Verursachen einer Verbrennung des Ottokraftstoffs vorhanden ist. Kraftstoffe mit guten Selbstentzündungseigenschaften dagegen umfassen solche mit hohen Setanzahlen wie z. B. Dieselkraftstoff.
Fig. 9 illustriert in der Art eines Diagramms Zylinderinnendrücke und Wärmeabgabemengen von einem Kompressionshub zu einem Verbrennungs- und Expansionshub. In Fig. 9 zeigt eine magere Kurve A Wärmeabgabemengen an, wenn nur herkömmliche Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt wurden, eine fette Kurve B bezeichnet Wärmeabgabemengen, wenn Zusatzkraftstoffeinspritzungen durchgeführt wurden, eine gestrichelte Kurve C stellt Zylinderinnendrücke dar, wenn nur herkömmliche Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt wurden, und eine fette Kurve D zeigt Zylinderinnendrücke, wenn Zusatzkraftstoffeinspritzungen durchgeführt wurden. Dabei ist die jeweilige Dauer, die als Wärmeabgabemenge durch die magere Kurve A und die fette Kurve B dargestellt ist, gleichwertig mit der jeweiligen Flammenbrenndauer.
Wie in Fig. 9 gezeigt, wird die Flammenbrenndauer bis kurz vor einem Auslasshub ausgedehnt, wie durch die fette Kurve B gezeigt, wenn eine Zusatzkraftstoffeinspritzung zu einem möglichst späten Zeitpunkt während einer Flammenbrenndauer der Primärverbrennung entsprechend der durch die magere Kurve A dargestellte Wärmeabgabemenge durchgeführt wird. Wärmeenergie, die als Ergebnis der Erwärmung von Abgas durch die zusätzliche Verbrennung gewonnen wird, kann deshalb effektiver zum Aufheizen des Katalysators 9A verwendet werden.
Andererseits zeigt die fette Kurve D an, dass der Zylinderinnendruck steigt, wenn eine Zusatzkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Wenn der Zylinderinnendruck wie oben beschrieben steigt, kann die durch die zusätzliche Verbrennung gewonnene Wärmeenergie zu einem größeren Teil für die Arbeit zum Niederdrücken des Kolbens verwendet werden (Gasexpansionsarbeit). Ein solcher Anstieg des inneren Zylinderdrucks wird daher zum Erwärmen von Abgas nicht bevorzugt.
Für eine effektive Nutzung der durch die zusätzliche Verbrennung gewonnene Wärmeenergie ist es daher erwünscht, die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs auf einen möglichst späten Zeitpunkt innerhalb eines Expansionshubs zu setzen. Anderseits muss die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs in die Flammenbrenndauer fallen, wie oben erwähnt. Es ist daher erwünscht, die Einspritzstartzeit TINJ dies Zusatzkraftstoffs auf einen möglichst späten Zeitpunkt innerhalb der Flammenbrenndauer zu setzen (d. h. auf einen Zeitpunkt kurz vor einer Flammenabsterbzeit).
Eine Flammenabsterbzeit, die ein Endzeitpunkt einer Flammenbrenndauer ist, variiert unter dem Einfluss verschiedener Parameter wie der Kühlmitteltemperatur (Motortemperatur) θw, der Abgasrückführungsmenge zum Zeitpunkt der Primärverbrennung (AR-Menge), dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung und dem Zündzeitpunkt TIG zum Zeitpunkt der Primärverbrennung. Es ist deshalb nötig, den Einfluss dieser Parameter zu berücksichtigen, wenn die Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff gesetzt wird.
Bezüglich der Kühlmitteltemperatur θw für sich genommen führt beispielsweise eine niedrige Kühlmitteltemperatur θw zu einer Verschlechterung der Verbrennung und daher zu einer früheren Flammenabsterbzeit. Um eine zusätzliche Verbrennung sicherzustellen, ist es deshalb erwünscht, die Einspritzstartzeit TINJ vorzuverlegen (auf ein Anfangsstadium eines Expansionshubs), wenn die Kühlmitteltemperatur θw niedriger wird. Denn ein Zylinderblock und seine Peripheriekomponenten sind kalt, wenn ein Motor kalt ist. Dementsprechend neigt Wärme dazu, sich durch den Zylinderblock etc. zu verbrauchen. Darüber hinaus wird eine Flamme in einem großen Bereich mit einer Innenwand des Zylinderblocks in Kontakt gebracht, so dass ein großer Abkühlungsbereich gebildet wird. Selbst wenn eine Flamme der Primärverbrennung sich fortzupflanzen beginnt, stirbt die Flamme daher ab, bevor sie sich durch die gesamte Verbrennungskammer ausbreitet.
Bezüglich der AR-Menge für sich genommen führt eine große AR-Menge zu einer größeren Zündverzögerung bei der Primärverbrennung, so dass der Maximaldruck innerhalb der Verbrennungskammer und der Kurbelwinkel, der dem Maximaldruck entspricht, von Arbeitstakt zu Arbeitstakt unterschiedlich sind. Diese Abweichungen vergrößern sich mit der AR-Menge. Die Flammenbrenndauer variiert ebenfalls im Zusammenhang mit diesen Abweichungen. Um die Verbrennung von Zusatzkraftstoff sicherzustellen, ist es daher bevorzugt, die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs innerhalb eines Expansionshubs vorzuverlegen.
Im Folgenden wird nun das Luft/Kraftstoffverhältnis für sich genommen betrachtet. Ähnlich wie in dem Fall, in dem die AR-Menge für sich genommen betrachtet wurde, vergrößert sich die Zündverzögerung bei der Primärverbrennung, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer wird, wodurch der Maximaldruck innerhalb der Verbrennungskammer und der Kurbelwinkel, der dem Maximaldruck entspricht, von Arbeitstakt zu Arbeitstakt unterschiedlich sind. Diese Unterschiede vergrößern sich, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer wird. Die Flammenbrenndauer variiert ebenfalls im Zusammenhang mit diesen Unterschieden. Um die Verbrennung von Zusatzkraftstoff sicherzustellen, ist es daher bevorzugt, die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs innerhalb eines Expansionshubs vorzuverlegen.
Bezüglich des Primärverbrennungs-Zündzeitpunkts TIG für sich genommen variiert die Flammenbrenndauer, d. h. die Flammenabsterbzeit, wenn der Zündzeitpunkt TIG vorgezogen oder verzögert wird. Es wird deshalb bevorzugt, die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs entsprechend einer Vorverlegung oder Verzögerung des Zündzeitpunkts TIG zu setzen. Denn wenn der Zündzeitpunkt TIG vorgezogen wird, wird die Verbrennungsdauer kürzer und die Flamme stirbt früher ab. Wenn der Zündzeitpunkt TIG dagegen verzögert wird, verlangsamt sich die Verbrennung (die Verbrennungsgeschwindigkeit), so dass die Flamme später abstirbt.
Wie aus dem Obenstehenden ersichtlich ist, ist es erforderlich, die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs im Hinblick auf die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung zu setzen. Das Setzen der Einspritzstartzeit TINJ für einen Expansionshub durch die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 wird daher durchgeführt, indem die Basis-Kraftstoffeinspritzstartzeit TbINJ, die als eine Basis bei der Einspritzung des Zusatzkraftstoffs beim Expansionshub dient, mit verschiedenen Korrekturfaktoren korrigiert wird, im Hinblick auf Parameter, die die Flammenbrenndauer beeinflussen, während der die Flamme der Primärverbrennung besteht, d. h. die Kühlmitteltemperatur θw, die AR-Menge zum Zeitpunkt der Primärverbrennung, das Luft/Kraftstoffverhältnis zum Zeitpunkt der Primärverbrennung und die Flammenabsterbzeit entsprechend dem Zündzeitpunkt TIG der Primärverbrennung.
Die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 ist deshalb mit einer Funktion (Basis- Einspritzstartzeit-Setzeinheit) 116A zum Setzen einer Basis-Kraftstoffeinspritz- Startzeit und einer Funktion (Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit) 116B zum Setzen eines Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors unter Berücksichtigung einer Flammenabsterbzeit, die unter dem Einfluss verschiedener Parameter unterschiedlich ist, versehen. Die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 korrigiert die Basiseinspritzstartzeit, die von der Basiseinspritzstartzeit-Setzeinheit 116A gesetzt wurde, um den Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor, der von der Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit 116B gesetzt wurde, wodurch die Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff so gesetzt wird, dass der Zusatzkraftstoff zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, wenn der Zusatzkraftstoff von der Flamme der Primärverbrennung entzündet werden kann.
Die Basiseinspritzstartzeit-Setzeinheit 116A bestimmt eine Basis-Kraftstoffeinspritz- Startzeit TbINJ aus einer vorher gespeicherten Kennlinie [TbINJ = f(Pe, Ne)] auf der Grundlage einer von dem Motordrehzahlsensor 21 erfassten Motordrehzahl Ne und einem Ziellastwert (einer Motorlast) Pe.
Hierbei wird der Ziellastwert Pe gemäß der folgenden Formel berechnet:
Pe = T/(K · Vs),
wobei T ein Drehmoment, K eine Konstante und Vs eine Verschiebung ist.
Andererseits bestimmt die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit 116B einen Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor, der unter Berücksichtigung einer Flammenabsterbzeit, d. h. eines Endzeitpunkts einer Flammenbrenndauer, auf der Grundlage von Parametern, die die Flammenbrenndauer beeinflussen, gesetzt wird. Unter Berücksichtigung einer Flammenabsterbzeit, die von mehreren Parametern abhängt, wie einer Kühlmitteltemperatur θw, einer AR-Menge, einem Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F), einem Primärverbrennungs-Zündzeitpunkt TIG etc., wird ein Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor entsprechend den verschiedenen Parametern aus mehreren Kennlinien bestimmt, die vorher gesetzte Einspritzstartzeit-Korrekturfaktoren zeigen.
Fig. 6(A) bis 6(D) zeigen Kennlinien, die Einspritzstartzeit-Korrekturfaktoren jeweils entsprechend verschiedenen Parametern zeigen.
Dabei stellt Fig. 6(A) eine erste Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6A) dar, die einen Kühlmitteltemperatur-Korrekturfaktor (einen ersten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor) Kθ zeigt. Dieser Kühlmitteltemperatur-Korrekturfaktor Kθ berücksichtigt die Flammenabsterbzeit, die früher eintritt, wenn die Kühlmitteltemperatur θw sinkt. Da die Flammenabsterbzeit früher eintritt, wenn die von dem Kühlmitteltemperatursensor 19 erfasste Kühlmitteltemperatur θw sinkt, wird dieser erste Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor Kθ auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Kühlmitteltemperatur θw sinkt, so dass die Einspritzstartzeit TINJ vorgezogen wird, wenn die Kühlmitteltemperatur θw sinkt.
Fig. 6(B) zeigt eine zweite Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6B), die einen Abgasrückführungsmengen-Korrekturfaktor (einen zweiten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor) KE zeigt. Dieser Abgasrückführungsmengen-Korrekturfaktor KE berücksichtigt die Flammenabsterbzeit, die später eintritt, wenn die Abgasrückführungsmenge zum Zeitpunkt der Primärverbrennung sinkt. Abhängig von der Abgasrückführungsmenge zum Zeitpunkt der Hauptverbrennung, die von der Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 gesetzt wird, ist der Verbrennungszustand unterschiedlich, und die Flammenabsterbzeit ist auch unterschiedlich. Der zweite Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor KE wird deshalb so gesetzt, dass die Einspritzstartzeit TINJ unterschiedlich ist, um konform mit der so variierenden Flammenabsterbzeit zu bleiben.
Fig. 6(C) zeigt eine dritte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6C), die einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturfaktor (einen dritten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor) KF zeigt. Dieser Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturfaktor KF berücksichtigt die Flammenabsterbzeit, die sich verzögert, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) zum Hauptverbrennungszeitpunkt magerer wird. Da die Flamme später abstirbt, wenn das durch die herkömmliche Kraftstoffeinspritz- Regeleinheit 103 gesetzte Luft/Kraftstoffverhältnis zum Hauptverbrennungszeitpunkt magerer wird, wird der dritte Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor KF auf einen größeren Wert gesetzt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis zum Hauptverbrennungszeitpunkt magerer wird, so dass die Einspritzstartzeit TINJ verzögert wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis zum Hauptverbrennungszeitpunkt magerer wird.
Fig. 6(D) zeigt eine vierte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6D), die einen Zündzeitpunkt-Korrekturfaktor (einen vierten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor) KI zeigt. Dieser Zündzeitpunkt-Korrekturfaktor KI berücksichtigt die Flammenabsterbzeit, die dem Zündzeitpunkt TIG zum Hauptverbrennungszeitpunkt entspricht. Da die Flammenabsterbzeit verzögert wird, wenn der von der Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 gesetzte Zündzeitpunkt zum Hauptverbrennungszeitpunkt verzögert wird, wird der vierte Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor KI auf einen größeren Wert gesetzt, wenn der Zündzeitpunkt zum Hauptverbrennungszeitpunkt verzögert wird, so dass die Einspritzstartzeit TIG verzögert wird, wenn der Zündzeitpunkt zum Hauptverbrennungszeitpunkt verzögert wird.
Um eine Korrektur durch die Kühlmitteltemperatur θw durchzuführen, bestimmt die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 eine Einspritzstartzeit TINJ für Zusatzkraftstoff durch Addition eines Kühlmittel-Korrekturfaktors Kθ, der aus der Kennlinie (6A) aus Fig. 6(A) erhalten und in der Flammenabsterbzeitpunkt-Berechnungseinheit 116B gespeichert wurde, auf der Grundlage einer von dem Kühlmitteltemperatursensor 19 erfassten Kühlmitteltemperatur θw, zu einer Basis-Kraftstoffeinspritzstartzeit TbINJ, die von der Basis-Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116A bestimmt wurde (TbINJ + Kθ).
Um eine Korrektur durch eine Abgasrückführungsmenge durchzuführen, wird ein Abgasrückführungsmengen-Korrekturfaktor KE aus der Kennlinie (6B) aus Fig. 6(B) gewonnen, die in der Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit 116B auf der Grundlage einer Abgasrückführungsmenge zum Hauptverbrennungszeitpunkt gespeichert wurde, die von der Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 gesetzt wurde. Diese Korrekturmenge wird dann zu einer Basis-Kraftstoffeinspritzstartzeit TbINJ addiert, die von der Basis-Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116A bestimmt wurde (TbINJ + KE), wodurch eine Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff erhalten wird.
Um eine Korrektur durch ein Luft/Kraftstoffverhältnis durchzuführen, wird ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Faktor KF aus der Kennlinie (6C) aus Fig. 6(C) gewonnen, die in der Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit 116B auf der Grundlage eines Luft/Kraftstoffverhältnisses zum Hauptverbrennungszeitpunkt gespeichert wurde, das von der Einspritzungs-Regeleinheit 103 für herkömmliche Verbrennung gesetzt wird. Diese Korrekturmenge wird dann zu einer Basis-Kraftstoffeinspritzstartzeit TbINJ addiert, die von der Basis-Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116A bestimmt wird (TbINJ + KF), wodurch eine Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff bestimmt wird.
Es ist jedoch unnötig, alle Korrekturen durchzuführen, die als verschiedene die Flammenbrenndauer beeinflussende Parameter jeweils von der Motortemperatur, der Abgasrückführungsmenge, dem Luft/Kraftstoffverhältnis und dem Zündzeitpunkt zum Hauptverbrennungszeitpunkt abhängen. Es genügt, eine oder mehrere der Korrekturen durchzuführen, wie es gemäß dem entsprechenden Parameter oder den entsprechenden Parametern erforderlich ist. Es kann deshalb ausreichend sein, beispielsweise mindestens einen Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor auf der Grundlage des entsprechenden Parameters zu erhalten.
Eine Einspritzdauer (Einspritzdauer bei einem einzigen Arbeitstakt) tex für den Zusatzkraftstoff zu diesem Zeitpunkt wird von der Einspritzdauer-Setzeinheit 114 gesetzt.
Diese Einspritzdauer-Setzeinheit 114 setzt eine Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS (die gleichwertig mit der Einspritzdauer ist), so dass der Zusatzkraftstoff in einer Kraftstoffmenge Mfuel eingespritzt wird, die dem überschüssigen Sauerstoff entspricht, der nach der Primärverbrennung noch im Zylinder verbleibt.
Dies dient der vollständigen Verwendung des überschüssigen Sauerstoffs, der noch im Zylinder verbleibt, durch den Zusatzkraftstoff bei Verbrennung des Zusatzkraftstoffs, so dass das Abgas effzient erwärmt werden kann.
Insbesondere wird das Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 so durchgeführt wie im Folgenden beschrieben.
Das Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS beim Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 wird durchgeführt, indem eine Basis- Antriebsdauer tB korrigiert wird, die gleichwertig mit einer Basis-Einspritzdauer ist und als Basis bei der Einspritzung des Zusatzkraftstoffs beim Expansionshub dient, entsprechend einer Einspritzstartzeit TINJ und einer Katalysatortemperatur θc.c.
Die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 ist deshalb mit einer Funktion (einer ersten Einspritzdauer-Korrektureinheit) 118 zum Bestimmen der Basis-Antriebsdauer tB, die als eine Basis bei der Einspritzung des Zusatzkraftstoffs beim Expansionshub dient, und zum Korrigieren der Basis-Antriebsdauer tB durch die Katalysatortemperatur θc.c, und auch mit einer Funktion (einer zweiten Einspritzdauer-Korrektureinheit) 120 zum Korrigieren der Basis-Antriebsdauer tB durch die Einspritzstartzeit TINJ beim Expansionshub versehen.
Hier berechnet die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 die Basis-Antriebsdauer tB auf der Grundlage einer Kraftstoffmenge Mfuel, die für den überschüssigen Sauerstoff in dem Zylinder nach der Primärverbrennung eingespritzt werden kann. Insbesondere bestimmt die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 die Menge an Sauerstoff, der nach der Primärverbrennung noch im Zylinder verbleibt, aus einer angesaugten Luftmenge Q pro Zylinder und pro Arbeitstakt, wie durch die unten beschriebene herkömmliche Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 103 bestimmt, und einem Ziel- Luft/Kraftstoffverhältnis (Ziel-A/F) und berechnet dann die Kraftstoffmenge Mfuel auf der Grundlage der Sauerstoffmenge.
Dabei wird eine Kraftstoffmenge Mfuel durch die folgende Formel bestimmt:
Mfuel = Q · (1/stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis - 1/Ziel-Luft- Kraftstoffverhältnis)
Andererseits korrigiert die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit 118 die Basis- Einspritzdauer tB entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c, die durch den Katalysatortemperatursensor 26 als eine Katalysatortemperatur-Berechnungseinheit bestimmt wird. Die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit 118 ist deshalb mit einer Korrekturfaktor-Setzeinheit 118A zum Korrigieren der Basis-Einspritzdauer tB um einen Korrekturfaktor (einen ersten Einspritzdauer-Korrekturfaktor) K&sub2; versehen, der vorher entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c bestimmt wurde, so dass die Einspritzmenge der Zusatzkraftstoffs kleiner wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt.
Diese Korrekturfaktor-Setzeinheit 118A ist mit einer Kennlinie (17B) versehen, die den ersten Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub2; zeigt, der vorher entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c bestimmt wurde. Der erste Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub2;, der in der Kennlinie (17B) gezeigt ist, wird so gesetzt, dass, wie in Fig. 17(B) dargestellt, die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs kleiner wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt. Insbesondere ist in der Kennlinie (17B) der erste Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub2; auf 1 gesetzt, um eine Korrektur der Basis- Antriebsdauer tB zu vermeiden, wenn die Katalysatortemperatur θc.c niedrig ist, und ist so gesetzt, dass er graduell auf 0 absinkt, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt und sich der Zieltemperatur θo nähert.
Dieses Setzen dient zur Förderung der Aktivierung des Katalysators 9 durch Einspritzen von Zusatzkraftstoff in größerer Menge, wenn die Katalysatortemperatur θc.c sinkt, weil der Katalysator 9 stärkere Aktivierung braucht, wenn die Katalysatortemperatur θc.c niedriger wird, und umgekehrt zur Verringerung der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs, um eine unnötige Kraftstoffeinspritzung zu verhindern, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt, weil der Katalysator 9 eine geringere Aktivierung braucht, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt.
Die Korrektur durch die Katalysatortemperatur θc.c in der Einspritzdauer- Korrektureinheit 118A wird durchgeführt, indem der Korrekturfaktor K&sub2; aus der Kennlinie (17B) auf der Grundlage der Katalysatortemperatur θc.c gewonnen wird und anschließend die Basis-Antriebsdauer tB mit dem Korrekturfaktor K&sub2; multipliziert wird (tB · K&sub2;).
Die zweite Einspritzdauer-Korrektureinheit 120 dient zur Korrektur der Basiseinspritzdauer tB entsprechend der Einspritzstartzeit TINJ beim Expansionshub, so dass die von der Einspritzmengen-Berechnungseinheit 112 berechnete Einspritzmenge mit einer tatsächlichen Einspritzmenge konform ist. Diese zweite Einspritzdauer- Korrektureinheit 120 ist mit einer Kennlinie (17A) versehen, die einen Korrekturfaktor (einen zweiten Einspritzdauer-Korrekturfaktor) K&sub1; darstellt, der zuvor entsprechend der Einspritzstartzeit TINJ bestimmt wurde.
Um die von der Einspritzmengen-Berechnungseinheit 112 bestimmte Einspritzmenge in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Einspritzmenge zu bringen, wird der zweite Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub1; so gesetzt, dass, wie aus Fig. 17(A) ersichtlich ist, die Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS länger wird, wenn die Einspritzstartzeit TINJ vorgezogen wird. Wenn die Einspritzstartzeit TINJ für einen Expansionshub vorgezogen wird, erhöht sich der Zylinderinnendruck, so dass die Menge an Kraftstoff, der aus der Einspritzvorrichtung eingespritzt wird (der Menge pro Zeiteinheit) zum Abnehmen neigt. Der zweite Einspritzdauer-Korrekturfaktor K&sub1; wird deshalb so gesetzt, dass die Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS länger wird, wenn der Zylinderinnendruck steigt.
Dieses Setzen wurde aus den im Folgenden genannten Gründen gewählt. Wenn der Zylinderinnendruck niedrig ist, besteht ein ausreichender Druckunterschied zwischen dem Zylinderinnendruck und einem Einspritzdruck, so dass eine geeignete Kraftstoffmenge Mfuuel auf der Grundlage einer Basisantriebsdauer tB gesichert werden kann. Wenn der Zylinderinnendruck steigt, verringert sich jedoch der Druckunterschied zwischen dem Zylinderinnendruck und einem Einspritzdruck, was zu einer Verringerung der Einspritzmenge führt. In diesem Fall kann eine angemessene Einspritzmenge Mfuel nicht gesichert werden, wenn Kraftstoff einfach auf der Grundlage der Basis-Einspritzdauer tB eingespritzt wird. Wenn die Menge an Zusatzkraftstoff, der bei einem Expansionshub eingespritzt werden soll, von einem Zylinderinnendruck beeinflusst wird, ist das Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS wichtig.
Die Korrektur durch die Einspritzstartzeit TINJ an der zweiten Einspritzdauer- Korrektureinheit 120 wird durchgeführt, indem der Korrekturfaktor K&sub1; aus der Kennlinie (17A) auf der Grundlage der Einspritzstartzeit TINJ gewonnen wird und anschließend die Basis-Antriebsdauer tB mit dem Korrekturfaktor K&sub1; multipliziert wird (tB · K&sub1;).
Entsprechend wird eine Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub durch folgende Formel bestimmt:
tPLUS = tB · K&sub1; · K&sub2;
Entsprechend der Einspritzstartzeit TINJ und der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS, die wie oben beschrieben gesetzt werden, wird die Einspritzung von Zusatzkraftstoff bei einem Expansionshub unabhängig von der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Im Folgenden wird die Kraftstoffeinspritzungsregelung durch die herkömmliche Kraftstoffeinspritz-Regeleinheit 103 beschrieben. An dieser herkömmlichen Kraftstoffeinspritz-Regeleinheit 103 wird ein Ziel-Ausgangsdrehmoment T des Motors auf der Basis einer Motordrehzahl Ne und eines Gaspedalhubs θACC, der von dem Motordrehzahlsensor 21 und verschiedenen Sensoren 106 erfasst wird, gesetzt, und entweder ein Früh-Einspritz-Modus oder ein Spät-Einspritz-Modus wird als Einspritzmodus entsprechend der Motordrehzahl Ne und dem Ziel- Ausgangsdrehmoment T gewählt. Beispielsweise wird der Spät-Einspritz-Modus in einem Bereich gewählt, in dem die Motordrehzahl Ne niedrig ist und das Ziel- Ausgangsdrehmoment T ebenfalls niedrig ist, und der Früh-Einspritz-Modus (der stöchiometrische Modus oder der magere Modus) wird gewählt, bis entweder die Motordrehzahl Ne oder das Ziel-Ausgangsdrehmoment niedrig ist.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird als Kraftstoffeinspritzdauer TAU gesetzt, die eine Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer ist und bei der eigentlichen Regelung als "Einspritzvorrichtungsbetätigungs-Impulsbreite" bezeichnet wird. Sowohl bei dem Früh- Einspritz-Modus (dem stöchiometrischen Modus) und dem Spät-Einspritz-Modus wird zunächst eine Basis-Antriebsdauer tB auf der Basis einer Motorlast (Menge der (Menge der ansgesaugten Luft per Hub) Q/Ne und eines Ziel- Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F, im Folgenden als "A/F" bezeichnet) mit der folgenden Formel berechnet.
tB = (Q/Ne) · (1/AF) · (αAIR/αFUEL) · (1/GINJ)
In dieser Formel ist die Motorlast Q/Ne die Menge an Luft, die bei einem Hub angesaugt wird; sie wird bestimmt, indem eine Menge an angesaugter Luft Q, die von dem Luftstromsensor 11 erfasst wurde, durch eine Motordrehzahl Ne geteilt wird, die von dem Motordrehzahlsensor (Kurbelwinkelsensor) 21 erfasst wurde.
αAIR andererseits steht für eine Luftdichte, αFUEL bedeutet eine Kraftstoffdichte, und GINJ steht für eine Einspritzzunahme.
Dementsprechend wird eine Kraftstoffeinspritzdauer tAU mit der folgenden Formel berechnet.
tAU = tB · f + tD
Bei dieser Formel steht f für verschiedene Kraftstoffkorrekturfaktoren. Diese Kraftstoffkorrekturfaktoren f werden jeweils gemäß einer Motorkühlmitteltemperatur, die von dem Kühlmittelsensor 19 erfasst wird, einer von dem Ansauglufttemperatursensor 12 erfassten Ansauglufttemperatur, einem von dem Sensor 13 für atmosphärischen Druck erfassten atmosphärischen Druck etc. gesetzt. Weiterhin ist tD eine Dauer, während der die Einspritzvorrichtung unempfindlich ist (Totzeit).
Bei der im Folgenden beschriebenen Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 regelt die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 das AR-Ventil (Ein/Aus- Ventil) 10a als eine Abgas-Rückführungseinheit auf der Grundlage der erfassten Informationen von verschiedenen Sensoren 106. Zu diesem Zweck wird ein Signal von der Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 an die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 der Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 101 gesendet.
Zusätzlich zu dieser üblichen Funktion hat die Abgas-Rückführungsmengen- Regeleinheit 104 bei dieser Ausführungsform eine weitere Funktion, die das AR- Ventil 10a regelt, um die Abgas-Rückführungsmenge zu verringern oder auf Null zu reduzieren, wenn eine Zusatzkraftstoffeinspritzung während einer Flammenbrenndauer eines Expansionshubs durchgeführt wird, um Abgas zur Aktivierung des Katalysators 9 zu erwärmen. Für diesen zusätzlichen Zweck wird ein Signal von der Einspritzzeit-Setzeinheit 110 der Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 an die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 gesendet.
Weiterhin regelt die Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 einen Zündzeitpunkt TIG durch die Zündkerze 35 als Zündvorrichtung 108 auf der Grundlage erfasster Informationen von dem Kurbelwinkel-Sensor 21. Zu diesem Zweck wird ein Signal von der Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 an die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 der Kraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 101 gesendet.
Zusätzlich zu dieser üblichen Funktion hat die Zündzeitpunkt-Regelungseinheit 107 bei dieser Ausführungsform eine weitere Funktion, die den Zündzeitpunkt TIG der Primärverbrennung verzögert, wenn eine Zusatzkraftstoffeinspritzung während einer Flammenbrenndauer eines Expansionshubs durchgeführt wird, um Abgas zur Aktivierung des Katalysators 9 zu erwärmen. Für diesen zusätzlichen Zweck wird ein Signal von der Einspritzzeit-Setzeinheit 110 der Zusatzkraftstoffeinspritzungs- Regelungseinheit 102 an die Zündzeitpunkts-Regelungseinheit 107 gesendet.
Wenn das Abgaserwärmungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Regelung einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung beispielsweise wie in Fig. 5(A) dargestellt durchgeführt, und die Regelung einer Zusatzkraftstoffeinspritzung (die Regelung der Kraftstoffeinspritzung beim Expansionshub) wird beispielsweise wie in Fig. 5(B) dargestellt durchgeführt.
Zunächst wird die herkömmliche Kraftstoffeinspritzungs-Regelung beschrieben.
Die Regelung wird bei vorher bestimmten Kurbelwinkeln durchgeführt. Zuerst werden die Verfahrensschritte A10 bis A30 durchgeführt. Insbesondere wird in Schritt A10 eine Motorlast Q/Ne (d. h. eine Menge an bei einem Hub angesaugter Luft) aus einer angesaugten Luftmenge Q und einer Motordrehzahl Ne berechnet, die von dem Luftstromsensor 11 bzw. dem Drehzahlsensor 21 erfasst wurden. In Schritt A20 wird anschließend eine Basis-Antriebsdauer tB berechnet, die auf der Motorlast Q/Ne basiert, wie in der oben stehenden Formel angegeben. Weiterhin wird in Schritt A30 die Basis-Antriebsdauer tB einer Multiplikation mit verschiedenen Kraftstoff-Korrekturfaktoren f und ähnlichen Verfahrensschritten unterworfen, um eine Kraftstoffeinspritzdauer tAU zu berechnen.
Auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzdauer tAU wird anschließend eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzung durchgeführt (Schritt A40).
Als Nächstes wird die Kraftstoffeinspritzungs-Regelung beim Expansionshub (Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung) beschrieben, die durchgeführt wird, wenn der Magerbetriebs-Modus unter dem Früh-Einspritz-Modus oder dem Spät-Einspritz- Modus gewählt wurde. Fig. 5(B) zeigt die Regelung, die durchgeführt wird, wenn eine Einspritzung beim Expansionshub im Früh-Einspritz-Modus durchgeführt wird.
Zunächst werden die Verfahrensschritte B10 und B20 ausgeführt. D. h. eine Katalysatortemperatur θc.c wird in Schritt B10 abgelesen. Es wird daraufhin in Schritt B20 bestimmt, ob die Katalysatortemperatur θc.c nicht höher als eine Zieltemperatur θo ist oder doch.
Wenn aufgrund der oben genannten Bestimmung festgestellt wird, dass die Katalysatortemperatur Oc.c gleich der oder niedriger als die Zieltemperatur θo ist, werden die Verfahrensschritte B30 bis B90 ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzregelung beim Expansionshub durchzuführen. Wenn die Katalysatortemperatur θc.c höher als die Zieltemperatur θo ist, wiederholt sich der Vorgang, ohne dass die Kraftstoffeinspritzungs-Regelung beim Expansionshub durchgeführt wird.
Bei der Kraftstoffeinspritzungs-Regelung beim Expansionshub werden die Verfahrensschritte B30 bis B60 zuerst durchgeführt, um eine Einspritzstartzeit TINJ für einen Expansionshub zu setzen.
Im Einzelnen beschrieben werden eine Ziellast (Ziel-Pe), eine Motordrehzahl Ne, eine Kühlmitteltemperatur θw, ein Zündzeitpunkt TIG für die Primärverbrennung und eine AR-Menge in Schritt B30 abgelesen. In Schritt B40 wird als Nächstes auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Ziellast Pe eine Basis-Einspritzstartzeit TbINJ für den Expansionshub aus der vorher gespeicherten Kennlinie abgelesen. In Schritt B50 wird die Basis-Einspritzstartzeit TbINJ durch die AR-Menge, die Kühlmitteltemperatur θw und den Zündzeitpunkt TIG der Primärverbrennung korrigiert, und in Schritt E360 wird die Expansionshub-Einspritzstartzeit TINJ gesetzt.
Die Verfahrensschritte B70 bis B90 werden anschließend ausgeführt, um eine Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für den Expansionshub zu setzen.
Im Einzelren beschrieben wird eine pro Hub angesaugte Luftmenge Q und ein Ziel- A/F in Schritt B70 abgelesen. Danach wird in Schritt B80 die Menge an nach der Primärverbrennung noch im Zylinder verbleibendem Sauerstoff aus der pro Zylinder und pro Arbeitstakt angesaugten Luftmenge Q; und auf der Grundlage der Sauerstoffmenge wird eine Kraftstoffmenge Mfuel berechnet. Weiterhin wird in Schritt B90 die Basis-Antriebsdauer tB für die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs beim Expansionshub durch die Einspritzstartzeit TINJ und die Katalysatortemperatur θc.c korrigiert, und auf dieser Grundlage wird die Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub durchgeführt.
Gemäß dem Abgaserwärmungssystem dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wird Zusatzkraftstoff in einem Zeitraum eingespritzt, in dem eine Flamme der Primärverbrennung noch verbleibt (d. h. während einer Flammenbrenndauer), wie oben beschrieben. Ohne dass eine besondere Zusatzvorrichtung angeordnet zu werden braucht, ist deshalb die Verbrennung des Zusatzkraftstoffs gewährleistet, so dass Abgas zuverlässig erwärmt werden kann. Dies hat dementsprechend den Vorteil, dass die Katalysatortemperatur θc.c rasch auf die Zieltemperatur θo gebracht werden kann.
Da es nicht notwendig ist, eine zusätzliche Vorrichtung anzuordnen, kann die Zeit bis zur Aktivierung des Katalysators 9 verkürzt werden, was den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass der Anteil giftiger Komponenten (HC, CO, NOx) im Abgas reduziert werden kann.
Weiterhin wird die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs so gesetzt, dass sie in die Flammenbrenndauer fällt, die entsprechend verschiedener Parameter variiert. Die Verbrennung des Zusatzkraftstoffs ist deshalb gewährleistet, so dass Abgas zuverlässig erwärmt werden kann. Dies hat auch den Vorteil, dass die Katalysatortemperatur θc.c rasch auf die Zieltemperatur θo gebracht werden kann.
Es besteht der weitere Vorteil, dass selbst bei dem Katalysator 9A für mageres NOx die Katalysatortemperatur zuverlässig erhöht werden kann und die Zieltemperatur θo schnell erreicht werden kann.
Vom Standpunkt der Förderung der Erwärmung des Katalysators 9 ist es wünschenswert, den Katalysator 9A für mageres NOx in der Umgebung des Motors anzuordnen (d. h. an einer stark stromaufwärtigen Seite der Abgasleitung 3). Dies ist jedoch nicht machbar, weil der Katalysator 9A für mageres NOx weniger hitzebeständig als der Dreiwegekatalysator 9B ist. Das Abgaserwärmungssystem der ersten Ausführungsform hat den Vorteil, dass Abgas, dessen Temperatur hoch genug für die Aktivierung des Katalysators 9 ist, gewonnen werden kann, obwohl der Katalysator 9 an einer Position entfernt von dem Motor angeordnet ist.
Wie oben erwähnt wird bei der Ersten Ausführungsform eine Einspritzstartzeit TINJ auf einen optimalen Zeitpunkt gesetzt (z. B. einen Zeitpunkt nah an einer Flammenabsterbzeit), entsprechend verschiedener Parameter, wobei die Flammenabsterbzeit einer Flammenbrenndauer berücksichtigt wird. Umgekehrt ist es auch möglich, eine Einspritzstartzeit TINJ auf einen vorher bestimmten festgelegten Zeitpunkt zu setzen und verschiedene Parameter zu verändern, so dass eine Flammenabsterbzeit auf seinen optimalen Zeitpunkt im Verhältnis zu der Einspritzstartzeit TINJ gesetzt wird.
Diese Abwandlung wird im Folgenden als eine erste Abwandlung der ersten Ausführungsform beschrieben.
Eine Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 gemäß der ersten Abwandlung ist vorgesehen, mit der Basiseinspritzstartzeit-Setzeinheit 116A und der Flammenabsterbzeit- Berechnungseinheit 116B wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Zusätzlich ist die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 auch mit einer Funktion (Flammenbrenndauer-Einstelleinheit) 116C zum Ausführen einer Einstellung einer Flammenbrenndauer der Primärverbrennung versehen, d. h. zum Ausführen einer Einstellung bei einer Flammenabsterbzeit als Endzeitpunkt der Flammenbrenndauer. Durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C ist es möglich, die Abgasrückführungsmenge, das Luft/Kraftstoffverhältnis und den Zündzeitpunkt der Primärverbrennung als Parameter, die die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung beeinflussen, präzise einzustellen.
Zu diesem Zweck ist die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C mit einer Regeleinheit 116C1 zum Einstellen von Regelgrößen für den Abgasdurchsatz, das Luft/Kraftstoffverhältnis und den Zündzeitpunkt als Parameter, die die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung beeinflussen, und mit einer Speichereinheit 116C2 zum Speichern von Flammenbrenndauern, die den Regelgrößen für die einzelnen Parameter entsprechen, versehen. Die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C liest aus der Speichereinheit 116C2 Regelgrößen ab, die mit den einzelnen Parametern im Zusammenhang stehen, wobei diese Regelgrößen eine Flammenbrenndauer entsprechend dem Grad der Notwendigkeit der Aktivierung des Katalysators 9 setzen sollen, und stellt anschließend die einzelnen Parameter durch die Regeleinheit 116C1 so ein, dass die Regelgrößen erreicht werden, so dass die Flammenbrenndauer eingestellt wird.
Die Speichereinheit 116C2 ist mit mehreren Kennlinien versehen, die die Flammenbrenndauern entsprechend den Regelgrößen im Zusammenhang mit dem Abgasdurchsatz, dem Luft/Kraftstoffverhältnis und dem Zündzeitpunkt als den Parametern, die die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung beeinflussen, anzeigen.
Fig. 7(A) zeigt eine erste Kennlinie (7A), die Flammenbrenndauern und Flammenabsterbzeiten als Endzeitpunkte der jeweiligen Flammenbrenndauern zeigt. Die Flammenbrenndauern wurden zuvor gesetzt, um Änderungen bei der Wärmeabgabemenge zu bewältigen. Diese Änderungen wiederum entsprechen Regelgrößen im Zusammenhang mit der Abgasrückführungsmenge (AR-Menge) während der Primärverbrennung. Die erste Kennlinie (7A) wird so gesetzt, dass die Flammenbrenndauer mit der Abgasrückführungsmenge länger wird
Fig. 7(B) stellt eine zweite Kennlinie (7B) dar, die Flammenbrenndauern und Flammenabsterbzeiten als Endzeitpunkte der jeweiligen Flammenbrenndauern zeigt. Die Flammentrenndauern wurden zuvor gesetzt, um Änderungen bei der Wärmeabgabemenge zu bewältigen. Diese Änderungen wiederum entsprechen Regelgrößen im Zusammenhang mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) während der Primärverbrennung. Die zweite Kennlinie (7B) wird so gesetzt, dass die Flammenbrenndauer länger wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer wird.
Fig. 7(C) zeigt eine dritte Kennlinie (7C), die Flammenbrenndauern und Flammenabsterbzeiten als Endzeitpunkte der jeweiligen Flammenbrenndauern zeigt. Die Flammenbrenndauern wurden zuvor gesetzt, um Änderungen bei der Wärmeabgabemenge zu bewältigen. Diese Änderungen wiederum entsprechen Regelgrößen im Zusammenhang mit dem Zündzeitpunkt TIG während der Primärverbrennung. Die dritte Kernlinie (7C) wird so gesetzt, dass die Flammenbrenndauer länger wird, wenn die Verzögerung beim Zündzeitpunkt größer wird.
In jeder der Fig. 7(A) bis 7(C) bezeichnet der durch Schraffierung gekennzeichnete Bereich Flammenbrenndauern. Die Schnittpunkte zwischen einer Grenzlinie X und Wärmeabgabemengen, die Regelgrößen im Zusammenhang mit dem entsprechenden Parameter entsprechen, bezeichnen Flammenabsterbzeiten, die den Regelgrößen im Zusammenhang mit demselben Parameter entsprechen.
Um eine Abgasrückführungsmenge einzustellen, liest die Flammenbrenndauer- Einstelleinheit 116C aus der ersten Kennlinie (7A), die in Fig. 7(A) gezeigt ist, eine Regelgröße ab, die mit der Abgasrückführungsmenge in Verbindung steht und dazu dient, die Flammenbrenndauer zu verlängern, wenn die von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Temperatur niedriger wird. Die Flammenbrenndauer- Einstelleinheit 116C regelt dann die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 durch die Regeleinheit 116C1, so dass die Regelgröße erreicht wird.
Um einen Zündzeitpunkt einzustellen, liest die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C aus der zweiten Kennlinie (7B), die in Fig. 7(B) gezeigt ist, eine Regelgröße ab, die mit dem Zündzeitpunkt in Verbindung steht und dazu dient, die Flammenbrenndauer zu verlängern, wenn die von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Temperatur niedriger wird. Die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C regelt dann die Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 durch die Regeleinheit 116C1, so dass die Regelgröße erreicht wird.
Um ein Luft/Kraftstoffverhältnis einzustellen, liest die Flammenbrenndauer- Einstelleinheit 116C aus der dritten Kennlinie (7C), die in Fig. 7(C) gezeigt ist, eine Regelgröße ab, die mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis in Verbindung steht und dazu dient, die Flammenbrenndauer zu verlängern, wenn die von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Temperatur niedriger wird. Die Flammenbrenndauer- Einstelleinheit 116C regelt dann die herkömmliche Kraftstoffeinspritz-Regeleinheit 103 durch die Regeleinheit 116C1, so dass die Regelgröße erreicht wird.
Die Einspritzstartzeit TINJ für den Zusatzkraftstoff wird daraufhin von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 so gesetzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs innerhalb der Flammenbrenndauer durchgeführt wird, die von der Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C eingestellt wurde.
Angenommen, dass beispielsweise die Aktivierung des Katalysators 9 nicht ausreichend ist und dass deshalb die Notwendigkeit besteht, die Temperatur des Abgases zu erhöhen, etwa in dem Fall, wenn der Motor kontinuierlich mit einem mager gehaltenen Luft/Kraftstoffverhältnis betrieben wird. Da das Abgaserwärmungssystem gemäß dieser Abwandlung wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit 104 von der Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C so geregelt, dass das Abgas nur zu einem geringen Prozentsatz rückgeführt wird (maximal etwa 20%), um die Flammenbrenndauer der Primärverbrennung einzustellen, d. h. zu verlängern. Weiterhin wird die Einspritzstartzeit TINJ des Zusatzkraftstoffs von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 so gesetzt, dass der Zusatzkraftstoff innerhalb der von der Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116 eingestellten Flammenbrenndauer eingespritzt wird. Diese Regelung der Abgasrückführungsmenge wird dann durchgeführt, wenn die Katalysatortemperatur θc.c etwas niedriger ist als die Aktivierungstemperatur.
Im Vergleich zu einem Fall, wenn die Regelung einer Abgasrückführungsmenge durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116 nicht durchgeführt wird (Abgasrückführungsmenge = 0), kann die oben beschriebene Regelung die durch die zusätzliche Verbrennung entstandene Wärmeenergieabgabemenge auf einen Expansionshub reduzieren, so dass die Temperatur des Abgases erhöht werden kann, obwohl die Einspritzmenge an zusätzlichem Kraftstoff gleich ist. Das ermöglicht eine effizientere Erwärmung des Abgases, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Katalysatortemperatur θc.c rasch auf die Zieltemperatur 80 gebracht werden kann. Zusätzlich kann die Effizienz der Abgasreinigung durch Rückführung des Abgases erhöht werden.
Wenn es nötig ist, die Temperatur des Abgases zur Aktivierung des Katalysators 9 wesentlich zu erhöhen, etwa zum Starten des Motors, wenn dieser noch kalt ist, wird die Abgasrückführungsmenge von der Abgasrückführungsmengen- Regeleinheit 104 auf 0 gesetzt, um eine Menge an Restsauerstoff zu bewahren, die für die Verbrennung des Zusatzkraftstoffs ausreicht, ohne dass die Regelung durch die Regeleinheit 116C1 der Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C durchgeführt wird.
Indem bei der Erwärmung von Abgas die Abgasrückführungsmenge in der oben beschriebenen Weise verringert oder auf Null reduziert wird, kann zusätzlich eine Menge an frischer Luft einströmen, die der Verringerung oder Reduzierung der Abgasrückführungsmenge entspricht. Dies führt zu einer Erhöhung der Menge an angesaugter Luft und dadurch zu einer Erhöhung der Menge an zusätzlichem Sauerstoff, der nach der Primärverbrennung in dem Zylinder zurückbleibt. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs, und damit eine Erzeugung von mehr Wärme bei der zusätzlichen Verbrennung. Deshalb ist es möglich, die Erwärmungsgeschwindigkeit des Abgases zu erhöhen.
Wenn es nötig ist, die Temperatur des Abgases wegen nicht ausreichender Aktivierung des Katalysators 9 zu erhöhen, beispielsweise in einem Fall, wenn der Motor kontinuierlich mit mager gehaltenem Luft/Kraftstoffverhältnis betrieben wird, wird die Zündzeitpunkt-Regeleinheit 107 von der Flammenbrenndauer-Regeleinheit 116C geregelt, um den Zündzeitpunkt TIG zu verzögern, so dass die Flammenabsterbzeit der Primärverbrennung verzögert wird, außerdem wird der Zünd-Startzeitpunkt TINJ für den Zusatzkraftstoff von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 so gesetzt, dass der Zusatzkraftstoff während der von der Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C eingestellten Flammenbrenndauer eingespritzt wird.
Das führt dazu, dass - im Vergleich zu einem Fall, wenn die Einstellung des Zündzeitpunkts TIG durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C nicht vorgenommen wird - die durch die zusätzliche Verbrennung gewonnene Wärmeenergie zu einem geringeren Teil für die Ausdehnung des Gases beim Expansionshub verwendet wird, so dass, obwohl Zusatzkraftstoff in der gleichen Menge eingespritzt wird, das Abgas effizienter auf eine höhere Temperatur Erwärmt werden kann. Dies hat die Vorteile, dass die Katalysatortemperatur θc.c schneller auf die Zieltemperatur θo erhöht werden kann und dass die Verschlechterung beim spezifischen Kraftstoffverbrauch wesentlich reduziert werden kann.
Wie die oben beschriebenen Regelungen der Abgasrückführungsmenge und des Zündzeitpunkts, so kann auch Wärmeenergie, die durch die zusätzliche Verbrennung zur Verfügung steht, wirkungsvoll genutzt werden, um Abgas mit hoher Temperatur zu erhalten, indem das Luft/Kraftstoffverhältnis der Primärverbrennung auf der Grundlage der oben genannten Kennlinie (7B) aus Fig. 7(B) auf eine magerere Seite eingestellt wird, so weit, dass der Maximaldruck in der Verbrennungskammer und der dem Maximaldruck entsprechende Kurbelwinkel konstant sind.
Fig. 8(A), 8(B) und 8(C) illustrieren diagrammartig Unterschiede bei der Wärmeabgabemenge entsprechend einzelnen Regelgrößen, wenn Zusatzkraftstoff eingespritzt wurde, durch Einstellen der Abgasrückführungsmenge, des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Primärkraftstoffs und des Zündzeitpunkts des Primärkraftstoffs durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit 116C, so dass der Flammenabsterbzeitpunkt verzögert wird, anders gesagt, so dass die Flammenbrenndauer verlängert wird. Bei diesen Diagrammen bezeichnen die durchgezogenen Kurven herkömmliche Fälle, bei denen die Abgasrückführungsmenge, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Primärkraftstoffs und der Zündzeitpunkt des Primärkraftstoffs als Parameter für die Erwärmung des Abgases nicht verändert wurden.
Aus diesen Zeichnungen wird ersichtlich, dass, sogar wenn Zusatzkraftstoff in der gleichen Menge eingespritzt wird, eine Einstellung jedes dieser Parameter den Anteil an Wärmeenergie, die durch die zusätzliche Verbrennung zur Verfügung steht und zur Ausdehnung des Gases beim Expansionshub verwendet werden soll, verringern kann, und daher das Abgas auf eine höhere Temperatur erwärmen kann.
Als Nächstes wird eine zweite Abwandlung der ersten Ausführungsform beschrieben.
Gemäß der zweiten Abwandlung wird insbesondere zum Zeitpunkt eines Starts des Motors bei niedriger Temperatur, bei dem davon ausgegangen wird, dass eine Aktivierung des Katalysators 9 erforderlich ist, die Einspritzstartzeit von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 so gesetzt, dass Zusatzkraftstoff wie oben beschrieben während Einer Flammenbrenndauer eingespritzt wird, bei der eine Flamme der Primärverbrennung auf der Grundlage einer Einspritzung von Primärkraftstoff bei einem Expansionshub verbleibt; und, wenn der Motor in einen Betriebszustand gebracht wird, bei dem erwartet wird, dass die Katalysatortemperatur θc.c auf eine Temperatur absinkt, die niedriger ist als eine Zieltemperatur 80 (z. B. bei Leerlauf- Betriebszustand oder einem Verlangsamungs-Betriebszustand), nachdem der Katalysator 9 der Zieltemperatur θο erreicht hat oder der Zieltemperatur θo nahe gekommen ist, wird die Einspritzzeit von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 gesetzt, um eine Zusatzkraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchzuführen, der später ist als die Einspritzstartzeit für Zusatzkraftstoff beim Start mit niedriger Temperatur, d. h. nach der Flammenbrenndauer (z. B. am Ende des Expansionshubs oder bei einem Auslasshub), wodurch der Kraftstoff, der noch in unverbrannter Form im Abgas verbleibt, von dem Katalysator 9 zur Verbrennung gebracht wird, um eine Aufheizung und Aktivierung des Katalysators 9 zu erreichen.
Dementsprechend wird der Zusatzkraftstoff nicht bei einem Expansionshub eingespritzt, sondern nach dem Expansionshub. Dies ermöglicht es, die Möglichkeit zu verringern, dass die Wärme, die durch die zusätzliche Verbrennung zur Verfügung gestellt wird, zur Gasausdehnung verwendet werden kann, was den Vorteil hat, dass das Abgas effizient erwärmt werden kann.
insbesondere zum Zeitpunkt eines Starts bei niedriger Temperatur, bei dem davon ausgegangen wird, dass eine Aktivierung des Katalysators 9 erforderlich ist, wird das Abgas einer erneuten Verbrennung beim Expansionshub unterworfen, so dass die Temperatur des Abgases wesentlich erhöht wird, um den Katalysator effizient zu aktivieren. Nachdem die Katalysatortemperatur θc.c die Zieltemperatur θo erreicht hat oder der Zieltemperatur θo nahe gekommen ist, kann der Motor in einen Leerlauf-Betriebszustand oder einen Verlangsamungs-Betriebszustand gebracht werden, was die Gefahr birgt, dass die Katalysatortemperatur absinken kann. In diesem Fall wird der Kraftstoff, der noch in unverbrannter Form im Abgas verbleibt, durch den Katalysator 9 zur Verbrennung gebracht. Dies hat den Vorteil, dass der Katalysator 9 effizient aktiviert werden kann.
Bei der oben beschriebenen zweiten Abwandlung wurde der Einspritzzeitpunkt des Zusatzkraftstoffs auf den spezifischen Zeitpunkt (die Flammenbrenndauer) beim Expansionshub oder auf einen Zeitpunkt nach dem spezifischen Zeitpunkt geändert, abhängig davon, ob der Zusatzkraftstoff zum Zeitpunkt eines Starts oder bei einem anderen Betriebszustand als einem Start eingespritzt wurde. Die Basis für eine solche Änderung des Einspritzzeitpunkts kann jedoch auch eine andere als eine solche Änderung des Betriebszustands sein.
Als Alternative ist eine Erfassungseinheit angeordnet, um zu erfassen oder zu schätzen, ob eine von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Katalysatortemperatur θc.c niedriger ist als eine niedrigste Temperatur (vorher gesetzte Temperatur), bei der der Zusatzkraftstoff, d. h. der Kraftstoff, der noch in unverbrannter Form im Abgas verbleibt, in dem Katalysator verbrennen kann (Abgasreinigungsvorrichtung). Auf der Grundlage von Ausgaben der Erfassungseinheit wird eine Einspritzstartzeit von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 gesetzt.
Wenn erfasst oder geschätzt wird, dass die von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Katalysatortemperatur θc.c gleich der oder höher als die vorher gesetzte Temperatur ist, wird zuerst von der Einspritzstartzeit-Setzeinheit 116 eine Einspritzstartzeit so gesetzt, dass der Zusatzkraftstoff nach der Flammenbrenndauer eingespritzt wird (z. B. am Ende des Expansionshubs oder beim Auslasshub).
Das führt dazu, dass der Kraftstoff (d. h. der Zusatzkraftstoff), der noch in unverbrannter Form im Abgas verbleibt, in dem Katalysator verbrennen kann. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe beginnen daher, im Katalysator zu verbrennen, ohne für die Arbeit zur Ausdehnung des Gases verwendet zu werden, so dass die Aufheizung des Katalysators effizient durchgeführt werden kann.
Wenn erfasst oder geschätzt wird, dass die von dem Katalysatortemperatursensor 26 bestimmte Katalysatortemperatur θc.c niedriger ist als die vorher gesetzte Temperatur, kann andererseits das Gas, das noch in unverbrannter Form im Abgas verbleibt, keiner Verbrennung im Katalysator unterworfen werden. Eine Einspritzstartzeit wird daher von der Einspritzstartzeit-Einheit 116 so gesetzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffs innerhalb der Flammenbrenndauer durchgeführt wird, während der noch eine Flamme verbleibt (z. B. bei einem Expansionshub).
Dies sichert die Verbrennung des Zusatzkraftstoffs im Zylinder, so dass der Katalysator erwärmt werden kann, ohne dass der Zusatzkraftstoff in unverbrannter Form emittiert wird. Die oben genannte niedrigste Temperatur ist niedriger als die Zieltemperatur θo, die einer Temperatur entspricht, die erforderlich ist, um den Katalysator in einen aktivierten Zustand zu versetzen.
Außerdem kann das Abgas effizienter erwärmt werden, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge, d. h. die Kraftstoffeinspritzdauer (daher die Einspritzvorrichtungs- Antriebsdauer) von der Einspritzdauer-Setzeinheit 102 gemäß den oben beschriebenen entsprechenden Parametern gesetzt wird.
Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform beschrieben. Wie in Fig. 10 dargestellt unterscheidet sich das Abgaserwärmungssystem der zweiten Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder von dem der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 mit einer anderen Einspritzdauer-Setzeinheit 114 ausgestattet ist.
Die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 ist bei dieser Ausführungsform mit einer Zylinderbestimmungseinheit 118B versehen, wie in Fig. 10 gezeigt, so dass die Zylinderbestimmungseinheit 118B einen oder mehrere einzelne Zylinder bestimmt, in die Zusatzkraftstoff eingespritzt werden soll, im Hinblick auf die Einstellung der Kraftstoffmenge bei der Einspritzung von Zusatzkraftstoff.
Der übrige Aufbau des Abgaserwärmungssystems gemäß dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder ist ähnlich wie der der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Seine Beschreibung entfällt daher hier.
Die Zylinderbestimmungseinheit 118B bestimmt einen oder mehrere Zylinder zur Einspritzung von Zusatzkraftstoff. Wenn die Katalysatortemperatur θc.c wesentlich niedriger als die Zieltemperatur 80 ist, kann die Zusatzkraftstoffeinspritzung in allen Zylindern vorgenommen werden. In diesem Fall bestimmt die Zylinderbestimmungseinheit 118B alle Zylinder für die Einspritzung von Zusatzkraftstoff.
Wenn andererseits die Katalysatortemperatur θc.c leicht unter der Zieltemperatur θo liegt, reicht es aus, die Zusatzkraftstoffeinspritzung in nur einem oder mehreren der Zylinder während eines einzelnen Verbrennungszyklus durchzuführen, in dessen Verlauf jeder Zylinder einen Verbrennungshub durchläuft. In diesem Fall bestimmt die Zylinderbestimmungseinheit 118B nur einen oder mehrere Zylinder zur Einspritzung von Zusatzkraftstoff.
In diesem Fall können ein oder mehrere bestimmte Zylinder als dieser eine oder diese mehrere Zylinder zur Einspritzung von Zusatzkraftstoff gewählt werden. Alternativ dazu können mehrere Verbrennungszyklen durchgeführt werden, wobei ein oder mehrere Zylinder pro Verbrennungszyklus für die Einspritzung von Zusatzkraftstoff gewählt werden.
Als Nächstes wird beispielhaft ein Fall beschrieben, bei dem die Zusatzkraftstoffeinspritzung in nur einem Zylinder pro Verbrennungszyklus durchgeführt wird. Im Fall eines 4-Zylinder-Motors, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, findet die Verbrennung in folgender Reihenfolge statt: 1. Zylinder (Nr. 1), 3. Zylinder (Nr. 3), 4. Zylinder (Nr. 4) und 2. Zylinder (Nr. 2). Bei jedem Verbrennungszyklus, in dessen Verlauf jeder 1., 3., 4. und 2. Zylinder einen Verbrennungshub durchläuft, kann die Zusatzkraftstoffeinspritzung immer nur in einem bestimmten Zylinder durchgeführt werden (z. B. im 1. Zylinder).
Alternativ dazu kann die Zusatzkraftstoffeinspritzung auch durchgeführt werden, indem alle Zylinder nacheinander in jedem Verbrennungszyklus ausgewählt werden, z. B. indem eine Zusatzkraftstoffeinspritzung in einem bestimmten Verbrennungszyklus nur im 1. Zylinder durchgeführt wird, eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung im nächsten Verbrennungszyklus nur im 3. Zylinder, eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung im nächsten Verbrennungszyklus nur im 4. Zylinder, noch eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung im nächsten Verbrennungszyklus nur im 2. Zylinder, usw.
Als weitere Alternative kann die Zusatzkraftstoffeinspritzung auch durchgeführt werden, indem je nach Bedarf nur einige der Zylinder ausgewählt werden (z. B. der 1. Zylinder und der 4. Zylinder), indem beispielsweise eine Zusatzkraftstoffeinspritzung in einem bestimmten Verbrennungszyklus nur im 1. Zylinder durchgeführt wird, eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung nur im 4. Zylinder beim nächsten Verbrennungszyklus, eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung nur im 1. Zylinder beim folgenden Verbrennungszyklus, eine weitere Zusatzkraftstoffeinspritzung nur im 4. Zylinder beim nächsten Verbrennungszyklus, usw.
Wenn die Zusatzkraftstoffeinspritzung pro Verbrennungszyklus nur in zwei Zylindern oder drei Zylindern erfolgt, kann die Zusatzkraftstoffeinspritzung durchgeführt werden, indem nur bestimmte Zylinder verwendet werden, oder indem alle oder einige der Zylinder in geeigneter Reihenfolge verwendet werden.
Diese Verfahren zum Einspritzen von Zusatzkraftstoff, die sich nur auf einige Zylinder stützen, können natürlich nicht nur bei Vierzylindermotoren, sondern auch bei anderen Motortypen angewandt werden.
Zur Einspritzung von Zusatzkraftstoff bestimmt die Zylinderbestimmungseinheit 118B einen oder mehrere bestimmte Zylinder, so, dass mehr Zylinder für die Zusatzkraftstoffeinspritzung bestimmt werden, wenn die Katalysatortemperatur θc.c gegenüber der Zieltemperatur θo weiter absinkt, und dass der Zusatzkraftstoff im Wesentlichen in alle Zylinder eingespritzt wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c um wenigstens einen vorher bestimmten Wert niedriger ist als die Zieltemperatur θo.
Als Nächstes wird das Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 102 für diese Ausführungsform beschrieben, einschließlich der Bestimmung von Zylindern durch die Zylinderbestimmungseinheit 118B.
Da die Bestimmung von Zylindern durch die Zylinderbestimmungseinheit 118B der Korrektur einer Kraftstoffmenge (gleichwertig mit tPLUS) entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht, wird zunächst die Voraussetzung beschrieben, d. h. das Setzen einer Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer- Setzeinheit 102B, und danach wird die Bestimmung der Zylinder durch die Zylinderbestimmungseinheit 118B beschrieben.
Zuerst wird das Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebszeit tPLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 beschrieben. Dieses Setzen der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub wird durchgeführt, indem eine Basis-Antriebsdauer tB, die als Basis für eine Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub dient, um eine Einspritzstartzeit TINJ korrigiert wird.
Hier wird die Basis-Antriebsdauer tB wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform berechnet, und die Korrektur um die Einspritzstartzeit TINJ für einen Expansionshub wird auch ähnlich wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführt.
Dementsprechend kann die Einspritzvorrichtungs-Antriebszeit tPLUS für einen Expansionshub mit folgender Formel berechnet werden:
tPLUS = tB · K&sub1;
Als Nächstes wird die Bestimmung eines oder mehrerer Zylinder durch die Zylinderbestimmungseinheit 118B beschrieben.
Von der Zylinderbestimmungseinheit 118B wird die Zahl der Einspritzungszylinder, in die jeweils eine Zusatzkraftstoffeinspritzung bei einem Expansionshub erfolgen soll (im Folgenden als Zahl der Einspritzungszylinder NINJ bezeichnet), entsprechend einer Katalysatortemperatur θc.c gesetzt. Diese Einstellung der Zahl der Einspritzungszylinder ermöglicht es daher, die Kraftstoffmenge entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c zu korrigieren.
Im Einzelnen wird die Korrektur der Kraftstoffmenge durch die Zylinderbestimmungseinheit 118B entsprechend einer von dem Katalysatortemperatursensor 26 erfassten Katalysatortemperatur θc.c so durchgeführt, wie in Fig. 17(C) dargestellt, d. h. durch Bestimmung einer Zahl der Einspritzungszylinder NINJ, mit anderen Worten, indem die Zahl der Einspritzungszylinder NINJ entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c entweder erhöht oder verringert wird, unter Bezug auf eine Zylinderanzahl-Kennlinie (17C), die entsprechend unterschiedlicher Katalysatortemperaturen θc.c vorher gesetzt wurde.
Wie in Fig. 17(C) dargestellt, wird die Zylinderanzahl-Kennlinie (17C) gesetzt, um die Kraftstoffmenge so einzustellen, dass die Zusatzkraftstoffeinspritzung in allen Zylindern durchgeführt wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c niedrig ist und die Zahl der Einspritzungszylinder NINJ reduziert wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt und sich der Zieltemperatur 60 nähert.
Entsprechend der Einspritzstartzeit TINJ und der Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS, die wie oben beschrieben gesetzt werden, wird eine Zusatzkraftstoffeinspritzung bei einem Expansionshub zusätzlich zu einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wie in Fig. 11 gezeigt. Fig. 11 zeigt einen Fall, bei dem die Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub nur im 1. Zylinder (Nr. 1) als bestimmtem Zylinder durchgeführt wird.
Wenn das Abgaserwärmungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Regelung der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzungen beispielsweise so wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt (s. Fig. 5(A)), und außerdem wird die Regelung von Zusatzkraftstoffeinspritzungen (Regelung der Kraftstoffeinspritzung beim Expansionshub) beispielsweise so durchgeführt wie in Fig. 12 dargestellt.
Da die Regelung der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung ähnlich der bei der ersten Ausführungsform durchgeführten ist, wird ihre Beschreibung hier weggelassen.
Die Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung unterscheidet sich bei diesem System nur in Schritt C90 von der Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung bei dem System der ersten Ausführungsform.
Schritte C10 bis C80 entsprechen jeweils den Schritten B10 bis B80 und führen ein ähnliches Verfahren durch. Ihre Beschreibung wird deshalb hier weggelassen.
In Schritt C90 wird eine Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer tPLUS für einen Expansionshub gesetzt, indem eine Basis-Antriebsdauer tB, die als Basis für eine Zusatzkraftstoffeinspritzung bei einem Expansionshub dient, entsprechend einer Einspritzstartzeit TINJ korrigiert wird.
Um eine Kraftstoffmenge entsprechend einer Katalysatortemperatur θc.c zu setzen, wird eine Zahl der Einspritzungszylinder NINJ auf der Grundlage der Katalysatortemperatur θc.c unter Bezugnahme auf die Zylinderanzahl-Kennlinie (17C), die wie in Fig. 17(C) gezeigt vorher gesetzt wurde, bestimmt.
Der Begriff "Zahl der Einspritzungszylinder NINJ" bezeichnet die Anzahl der Zylinder, in denen jeweils eine Zusatzkraftstoffeinspritzung vorgenommen wird, während die Kurbelwelle eine Drehung über 720º ausführt. Wie in Fig. 17(C) gezeigt, wird die Zusatzkraftstoffeinspritzung in mehreren Zylindern durchgeführt (in allen Zylindern bei dieser Ausführungsform), wenn die Katalysatortemperatur θc.c niedrig ist, und wenn die Katalysatortemperatur θc.c steigt, wird die Zahl der Einspritzungszylinder weiter reduziert.
Wenn die Zahl der Zylinder, die wie oben beschrieben für die Zusatzkraftstoffeinspritzung verwendet werden, reduziert wird, kann die Kraftstoffeinspritzung wie oben beschrieben durchgeführt werden, d. h. indem nur ein oder mehrere bestimmte Zylinder verwendet werden, oder indem die Zylinder nacheinander verwendet werden, ein oder mehrere Zylinder - aber nicht alle - pro Verbrennungszyklus, ohne den/die Einspritzungszylinder auf einen/mehrere bestimmte Zylinder zu beschränken.
Wenn das Abgaserwärmungssystem dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann es ähnliche vorteilhafte Auswirkungen haben wie die erste Ausführungsform.
Darüber hinaus kann die Kraftstoffmenge der zusätzlichen Einspritzung gesetzt werden, indem die Zahl der Einspritzungszylinder auf der Basis der Katalysatortemperatur θc.c eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Katalysator 9 aufgeheizt werden kann, ohne dass der Kraftstoffverbrauch praktisch steigt.
Zusatzkraftstoff kann in einen oder mehrere bestimmte Zylinder oder in bestimmte Zylinder, die so bestimmt wurden, dass alle Zylinder in mehr als einem Verbrennungszyklus verwendet werden, eingespritzt werden, wenn die Katalysatortemperatur θc.c etwas niedriger ist als die Zieltemperatur θo. Dies ermöglicht es, die Katalysatortemperatur θc.c auf die Zieltemperatur θo zu erhöhen, während eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs minimiert wird und auch eine Überhitzung des Katalysators 9 verhindert wird.
Wenn die Zahl der Einspritzungszylinder erhöht wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c noch niedriger als die Zieltemperatur θo wird, und wenn der Zusatzkraftstoff im Wesentlichen in alle Zylinder eingespritzt wird, wenn die Katalysatortemperatur θc.c um wenigstens einen vorher bestimmten Wert unter die Zieltemperatur θo gesunken ist, kann die Katalysatortemperatur θc.c rasch auf die Zieltemperatur θo erhöht werden.
Als Nächstes wird die dritte Ausführungsform beschrieben. Das Abgaserwärmungssystem der dritten Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder ist wie die zweite Ausführungsform aufgebaut, wie in Fig. 13 dargestellt, unterscheidet sich aber von dem System der zweiten Ausführungsform bezüglich der Funktionen einer Einspritzzeit-Setzeinheit 110 und einer Einspritzdauer- Setzeinheit 114, mit denen eine Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit 102 ausgestattet ist. Im Kern unterscheidet sich das Abgaserwärmungssystem dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder dadurch, dass Zusatzkraftstoff zweimal bei einem Expansionshub eingespritzt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist die Einspritzzeit-Setzeinheit 110 mit einer Funktion zum Setzen von Einspritzstartzeiten mehrerer Teileinspritzungen (Teileinspritzstartzeit-Setzeinheit) 122 versehen, so dass eine Zusatzkraftstoff-Einspritzmenge, die von der Einspritzmengen-Berechnungseinheit 112 bestimmt wird, in mehrere Teile aufgeteilt wird (N Teile), und die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 ist mit einer Funktion zum Setzen von Einspritzdauern der mehreren Teileinspritzungen versehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Zusatzkraftstoff-Einspritzmenge in zwei Abschnitte geteilt. Dementsprechend ist die erste Teileinspritzung eine (N-1)-te Teileinspritzung, und die zweite Teileinspritzung eine N-te Teileinspritzung.
Zunächst setzt die Teileinspritzstartzeit-Setzeinheit 122 die erste ((N-1)-te) Einspritzstartzeit T1INJ und die zweite (N-te) Einspritzstartzeit T2INJ bei wenigstens einem Expansionshub.
Von diesen Teileinspritzstartzeiten wird die erste Einspritzstartzeit T1INJ beim Expansionshub ähnlich berechnet, wie die Einspritzstartzeit TI2NJ für einen Expansionshub bei der ersten Ausführungsform.
Die zweite Einspritzstartzeit T2INJ beim Expansionshub andererseits wird auf der Grundlage der ersten Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub, einer Kühlmitteltemperatur θw und einer Kraftstoffmenge Mfuel, die zu überschüssigem Sauerstoff in einem Zylinder einzuspritzen ist, bestimmt. Vorzugsweise wird die zweite Einspritzstartzeit T2INJ für einen Expansionshub auf eine Zeit unmittelbar vor der Öffnung eines Auslassventils gesetzt.
Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 9 im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde, kann Wärmeenergie der zusätzlichen Verbrennung effizient genutzt werden.
Dies wird um Einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert. Wenn die erste Zusatzkraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der so spät wie möglich innerhalb einer Flammenbrenndauer der Primärverbrennung entsprechend einer durch eine Kurve A dargestellte Wärmeabgabemenge liegt, wird die Flammenbrenndauer verlängert, wie durch eine Kurve B dargestellt. Wenn die zweite Zusatzkraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der so spät wie möglich innerhalb einer Flammenbrenndauer der ersten Zusatzkraftstoffeinspritzung, wie durch die Kurve B dargestellt, liegt, wird die Flammenbrenndauer verlängert, wie durch eine gestrichelte Linie (ein langer und zwei kurze Striche) in dem Diagramm dargestellt, so dass der Anteil der für die Ausdehnungsarbeit verwendeten Wärmeenergie kleiner wird. Das führt dazu, dass die durch die zusätzliche Verbrennung gewonnene Wärmeenergie wirkungsvoller zum Erwärmen des Abgases genutzt werden kann.
Außerdem ist die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 dafür vorgesehen, dass sie wenigstens eine erste ((N-1)-te) Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS wenigstens bei einem Expansionshub und eine zweite (N-te) Einspritzvorrichtungs- Antriebsdauer t2PLUS beim Expansionshub setzt. Außerdem bestimmt die Zylinderbestimmungseinheit 118B, mit der die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 versehen ist, eine Zahl an Einspritzungszylindern.
Diese Einspritzdauer-Setzeinheit 114 ist auch dafür vorgesehen, dass sie die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub und die zweite Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS für einen Expansionshub so setzt, dass der Zusatzkraftstoff in einer Kraftstoffmenge Mfuel entsprechend überschüssigem Sauerstoff, der nach der Primärverbrennung noch im Zylinder verbleibt, eingespritzt wird.
Insbesondere erfolgt das Setzen der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 114, indem eine Basis-Antriebsdauer tB, die als Basis für die Zusatzkraftstoffeinspritzungen beim Expansionshub dient, entsprechend der ersten Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub und einer Kühlmitteltemperatur θw korrigiert.
Dabei wird die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub gesetzt, indem die Basisantriebsdauer tB so korrigiert wird, dass der Kraftstoff in einer solchen Menge eingespritzt wird, dass die Flammenabsterbzeit verzögert werden kann und so nah wie möglich an einen Öffnungszeitpunkt eines Auslassventils heran gebracht werden kann. Vorzugsweise wird der Kraftstoff in einer solchen Menge eingespritzt, dass die Flammenabsterbzeit bis zu dem Öffnungszeitpunkt des Auslassventils verzögert werden kann. Weiterhin wird die Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub so gesetzt, dass der Kraftstoff in einer Menge eingespritzt wird, die kleiner ist als die Einspritzmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung für einen Expansionshub. Dadurch kann die Wärmeenergie, die durch die zusätzliche Verbrennung gewonnen wurde, zu einem geringeren Teint zur Ausdehnung des Gases beim Expansionshub genutzt und auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.
Die Basis-Antriebsdauer tB wird ähnlich berechnet wie bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform, so dass ihre Beschreibung hier weggelassen wird. Die Basis-Antriebsdauer tB wird berechnet als Summe der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub und der zweiten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS für einen Expansionshub.
Die Korrektur durch die erste Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub wird ähnlich durchgeführt wie die Korrektur durch die Einspritzstartzeit TINJ bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform. Ihre Beschreibung wird daher hier weggelassen.
Die Korrektur durch die Kühlmitteltemperatur θw als Motortemperatur wird durchgeführt, indem ein Einspritz-Prozentsatzfaktor (dritter Einspritzdauer-Korrekturfaktor) K&sub3; auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur θw unter Bezugnahme auf eine Kennlinie (17D), bei der, wie in Fig. 17(D) gezeigt, Einspritz-Prozentsatzfaktoren im Verhältnis zu verschiedenen Kühlmitteltemperaturen θw gesetzt werden, bestimmt wird, und anschließend die Basis-Antriebsdauer tB mit dem Einspritz- Prozentsatzfaktor K&sub3; multipliziert wird (tB · K&sub3;).
Die Kennlinie (17D) ist so gesetzt, dass, wie in Fig. 17(D) gezeigt, die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub kürzer wird, wenn die Kühlmitteltemperatur θw steigt. Insbesondere ist die Kennlinie (17D) so gesetzt, dass der Prozentsatz der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS (d. h. die (N-1)-te -Teileinspritzmenge) größer wird als die zweite Einspritzvorrichtungs- Antriebsdauer t2PLUS (d. h. die N-te Teileinspritzmenge), wenn die Kühlmitteltemperatur θw niedrig ist. Die Kennlinie (17D) ist auch so gesetzt, dass der Prozentsatz der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS (d. h. die (N-1)-te Teileinspritzmenge) kleiner wird als der der zweiten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS (d. h. die N-te Teileinspritzmenge), wenn die Kühlmitteltemperatur θw steigt.
In der oben beschriebenen Art wird die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub durch die folgende Formel definiert:
t1PLUS = tB · K&sub1; · K&sub3;
Als Nächstes wird das Setzen der zweiten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS für einen Expansionshub durch die Einspritzdauer-Setzeinheit 114 durchgeführt, indem die Basis-Antriebsdauer TB korrigiert wird, die als Basis für die Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub dient, entsprechend der zweiten Einspritzstartzeit T2INJ für einen Expansionshub und der Kühlmitteltemperatur θw.
Die Basis-Antriebsdauer tB wird ähnlich berechnet wie beim oben beschriebenen Setzen der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub.
Zusätzlich wird die Korrektur durch die Kühlmitteltemperatur θw wie im Fall des oben beschriebenen Setzens der ersten Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub durchgeführt, nämlich durch Bestimmen eines Einspritzverhältnisfaktors K&sub3; auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur θw unter Bezugnahme auf die Kennlinie (17D), in der Einspritz-Prozentsatzfaktoren zuvor relativ zu verschiedenen Kühlmitteltemperaturen θw, wie in Fig. 17(D) gezeigt, gesetzt wurden, und anschließendes Multiplizieren der Basis-Antriebsdauer tB mit (1 - K&sub3;), was aus dem Einspritz-Prozentsatzfaktor K&sub3; [tB · (1 - K&sub3;)] gewonnen wird.
Auf diese Weise kann die zweite Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS für einen Expansionshub durch folgende Formel bestimmt werden:
t2PLUS = tB · K&sub1; · (1 - K&sub3;)
Die Korrektur der Kraftstoffmenge entsprechend der Katalysatortemperatur θc.c wird durchgeführt, indem die Zahl der Zylinder, in denen jeweils eine Zusatzkraftstoffeinspritzung erfolgen soll, von der Zylinderbestimmungseinheit 118B ähnlich wie bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform eingestellt wird. Diese Korrektur wird im Einzelnen durchgeführt, indem die Zahl der Einspritzungszylinder NINJ auf der Grundlage der Katalysatortemperatur θc.c unter Bezugnahme auf die vorher gesetzte Kennlinie (17D), wie in Fig. 17(D) gezeigt, bestimmt wird, d. h. entweder vergrößert oder verkleinert wird.
Entsprechend den so gesetzten Einspritzstartzeiten T1INJ, T2INJ und den Einspritzdauern t1pLUS, t2PLUS werden die Zusatzkraftstoffeinspritzungen beim Expansionshub zusätzlich zu der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wie in Fig. 14 dargestellt. Fig. 14 zeigt einen Fall, bei dem die Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub in allen Zylindern durchgeführt wird.
Da das Abgaserwärmungssystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Regelung herkömmlicher Kraftstoffeinspritzungen z. B. so wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform durchgeführt (s. Fig. 5(A)) und die Regelung von Zusatzkraftstoffeinspritzungen (Regelung der Kraftstoffeinspritzung beim Expansionshub) wird z. B. so wie in Fig. 15 dargestellt durchgeführt.
Da die Regelung der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzung ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, wird ihre Beschreibung hier weggelassen.
Die Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung gemäß diesem System unterscheidet sich nur in Schritt D60 und Schrill D90 von der Regelung der Zusatzkraftstoffeinspritzung gemäß dem System der ersten Ausführungsform.
Die Schritte D10 bis D50 entsprechen jeweils den Schritten B10 bis B50, die Schritte D70 und D80 entsprechen den Schritten B70 bzw. B80, und führen ein ähnliches Verfahren durch. Daher wird ihre Beschreibung hier weggelassen.
In Schritt D60 wird die erste Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub von der Teileinspritzstartzeit-Setzeinheit 122 gesetzt.
In Schritt D90 andererseits wird die zweite Einspritzstartzeit T2INJ für einen Expansionshub durch die Einspritzstartzeit-Setzeinheit 102A auf der Grundlage der ersten Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub, der Kühlmitteltemperatur θw und der Kraftstoffmenge Mfuel, die zu dem überschüssigen Sauerstoff im Zylinder eingespritzt wird, bestimmt.
Außerdem wird die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebszeit t1PLUS für einen Expansionshub und die zweite Einspritzvorrichtungs-Antriebszeit t2PLUS für einen Expansionshub von der Einspritzdauer-Setzeinheit 114 bestimmt.
Die erste Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t1PLUS für einen Expansionshub wird bestimmt, indem die Basis-Einspritzdauer tB entsprechend der ersten Einspritzstartzeit T1INJ für einen Expansionshub und der Kühlmitteltemperatur θw korrigiert wird, während die zweite Einspritzvorrichtungs-Antriebsdauer t2PLUS bestimmt wird, indem die Basis-Antriebsdauer tB gemäß einer zweiten Einspritzstartzeit T2INJ für einen Expansionshub und der Kühlmitteltemperatur θw korrigiert wird.
Die Zahl der Einspritzungszylinder NINJ wird von der Zylinderbestimmungseinheit 118B bestimmt, mit der die Einspritzdauer-Setzeinrichtung 114 ausgestattet ist.
Da das Abgaserwärmungssystem dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann es ähnliche vorteilhafte Wirkungen wie die erste und die zweite Ausführungsform haben.
Außerdem kann die Flammenbrenndauer verlängert werden, indem die erste Einspritzung erfolgt, während die Flamme der Primärverbrennung noch verbleibt. Dies ermöglicht es, die zweite Einspritzstartzeit T2INJ zu verzögern (vorzugsweise bis zum Ende des Expansionshubs), so dass die Wärmeenergie der zusätzlichen Verbrennung wirkungsvoll genutzt werden kann. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Wärmeenergie der zusätzlichen Verbrennung das Abgas erwärmen und die Katalysatortemperatur θc.c rasch auf die Zieltemperatur θo bringen kann.
Bei dem Abgaserwärmungssystem dieser Ausführungsform für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder wird die Zusatzkraftstoffeinspritzung zweimal durchgeführt. Sie ist jedoch nicht auf zweimal beschränkt, sonden kann mehrfach (N-mal) durchgeführt werden.
Wenn der Zusatzkraftstoff eingespritzt wird, indem er in mehrere Abschnitte geteilt wird, ist es nicht absolut notwendig, die Einspritzmenge der ersten Einspritzung so zu setzen, dass ihre Flamme bis kurz vor dem Öffnen des Auslassventils verbleibt. Es ist möglich, die Einspritzmenge einer zweiten oder nachfolgenden Einspritzung so zu setzen, dass ihre Flammenabsterbzeit bis kurz vor dem Öffnen des Auslassventils verlängert werden kann. Bezüglich der letzten (N-ten) Zusatzkraftstoffeinspritzung ist es besonders bevorzugt, ihren Zeitpunkt auf einen Zeitpunkt kurz vor dem Öffnen des Auslassventils zu setzen, so dass die letzte (N-te) Zusatzkraftstoffeinspritzung der zweiten Zusatzkraftstoffeinspritzung bei der dritten Ausführungsform entspricht. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Einspritzmenge der letzten Zusatzkraftstoffeinspritzung auf einen möglichst großen Wert zu setzen.
Bei dieser Ausführungsform wird die Korrektur der Einspritzmenge auf der Grundlage der Katalysatortemperatur θc.c durchgeführt, indem die Zahl der Zylinder eingestellt wird, bei denen die Zusatzkraftstoffeinspritzung beim Expansionshub durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffs für jeden Zylinder einzustellen, wie bei der ersten Ausführungsform.
Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise wird bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die Menge des zum Zeitpunkt der Primärverbrennung noch verbleibenden Sauerstoffs aus der Menge Q der angesaugten Luft pro Zylinder und dem Ziel-A/F bestimmt, und bei der Durchführung einer Einspritzung beim Expansionshub wird die Menge des Kraftstoffs, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 8 eingespritzt wird, auf der Grundlage der Sauerstoffmenge bestimmt. Diese Einspritzmenge kann jedoch auch als festgelegte Einspritzmenge so gesetzt werden, dass der so eingespritzte Kraftstoff eine zusätzliche Verbrennung erfahren kann.
Weiterhin ist bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen der Katalysatortemperatursensor 26 als Reinigungsvorrichtungs-Temperaturberechnungseinheit angeordnet. Die Katalysatortemperatur θc.c wird direkt von dem Katalysatortemperatursensor 26 erfasst. Auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses wird bestimmt, ob der Katalysator 9 aufgeheizt werden muss oder nicht (als Einheit, die diese Funktion aufweist, ist eine Katalysatoraufheizungs-Bestimmungseinheit angeordnet). Wenn bestimmt wird, dass der Katalysator aufgeheizt werden muss, wird dann die Einspritzung beim Expansionshub durchgeführt. Zwecks Vereinfachung der Steuerung kann die Einspritzung beim Expansionshub auch auf der Grundlage einer Ausgabe von einer Motorstarttemperatur-Erfassungeinheit durchgeführt werden, die erfasst, ob die Motortemperatur (Kühlmitteltemperatur) zum Zeitpunkt des Startens nicht höher ist als eine vorher gesetzte Temperatur, oder von einer Erfassungseinheit für verstrichene Zeit, die das Verstreichen eines Zeitraums ab dem Start erfasst (eines variablen oder festen vorher bestimmten Zeitraums, der entsprechend der Kühlmitteltemperatur o.Ä. zum Startzeitpunkt gesetzt wird). Als weitere Alternative kann die Einspritzung beim Expansionshub immer kurz nach einem Start auf der Grundlage einer Ausgabe einer Starterfassungseinheit durchgeführt werden. Die Motortemperaturerfassungseinheit, die Erfassungseinheit für verstrichene Zeit und die Starterfassungseinheit entsprechen dem Katalysatortemperatursensor 26 als Reinigungsvorrichtungs-Temperaturerfassungseinheit bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen.
Weiterhin ist bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die Zylinderbestimmungseinheit 118B angeordnet. Durch diese Zylinderbestimmungseinheit 118B kann die Zahl der Zylinder, bei denen die Einspritzung beim Expansionshub durchgeführt werden soll, variiert werden (einschließlich der Verwendung aller Zylinder), abhängig von der Katalysatortemperatur θc.c. Alternativ ist es z. B. auch möglich, einen oder mehrere Zylinder vorher zu bestimmen (vorher bestimmte Zylinder), bei denen die Einspritzung beim Expansionshub durchgeführt werden soll, anstatt die Zylinder, bei denen die Einspritzung beim Expansionshub durchgeführt werden soll, zu wechseln.

Claims

1. Abgaserwärmungssystem für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder mit

- einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (8 und 8a) zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (1) des Verbrennungsmotors,

- einer Zündkerze (108) die Kraftstoff, der als Primärkraftstoff aus einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wurde, einer Funkenzündung unterwirft, so dass der Primärkraftstoff einer Primärverbrennung unterzogen wird,

- einer herkömmlichen Einspritzregeleinheit (103), zur Regelung der Einspritzung des Primärkraftstoffs zum Zeitpunkt der Primärverbrennung in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors,

- einer Abgasreinigungsvorrichtung (9), die in einer Abgasleitung (3) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und

- einer Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit (26 und 23) für eine Bestimmung einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung durch Erfassung oder Schätzung der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung,

wobei das System außerdem eine Zusatzkraftstoffeinspritzungs-Regeleinheit (102) für eine Regelung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist, wenn sich anhand der Temperatur, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt worden ist, herausgestellt hat, dass eine Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtung erforderlich ist, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff als Zusatzkraftstoff während einer Flammenbrenndauer durchgeführt wird, so dass eine Flamme der Primärverbrennung, die auf der Einspritzung des Primärkraftstoffes basiert, verbleibt, und die Zusatzkraftstoffeinspritz-Regeleinheit (2) eine Einspritzzeit-Setzeinheit (110) aufweist, die eine Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) umfasst, um eine Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf der Basis eines Parameters zu setzen, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) eine Basisstartzeit- Setzeinheit (116A) für eine Bestimmung einer Basiseinspritzstartzeit (TbINJ) auf der Basis einer Motordrehzahl (Ne) und einer Motorlast des Verbrennungsmotors umfasst und die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes durch Korrektur der durch die Basisstartzeit-Setzeinheit (116A) bestimmten Basiseinspritzstartzeit (TbINJ) auf der Basis der Motordrehzahl (Ne) und der Motorlast an dem Verbrennungsmotor setzt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Einspritzzeit-Setzeinheit (110) außerdem eine Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) für eine Bestimmung einer Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis einer direkt oder indirekt erfassten Sauerstoffmenge, die nach der Primärverbrennung noch verbleibt, und eine Einspritzdauer-Setzeinheit (114) für ein Setzen einer Einspritzdauer umfasst, die der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes entspricht, der durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) bestimmt worden ist.

3. System nach Anspruch 1, bei dem die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) umfasst:

eine Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit (116B) für eine Bestimmung eines Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors (Kθ, KE, KF oder KI) auf der Basis des Parameters, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt, wobei eine Flammabsterbzeit als Beendigungszeit der Flammenbrenndauer in Betracht gezogen wird,

wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) eine Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis der Basiseinspritzstartzeit (TbINJ), die durch die Basiseinspritzstartzeit-Setzeinheit (116A) bestimmt worden ist, und dem Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor (Kθ, KE, KF oder KI) setzt, der durch die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit (116B) bestimmt wurde, so dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffes zu einem Zeitpunkt gestartet wird, an dem der Zusatzkraftstoff durch die Flamme der Primärverbrennung gezündet werden kann.

4. System nach Anspruch 3, bei dem der Verbrennungsmotor eine Motortemperatur-Erfassungseinheit (19) zur Erfassung der Motortemperatur (θw) umfasst, und die Flammenabsterbzeit-Berechnungseinheit (116B) eine erste Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6A) umfasst, die einen ersten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor (Kθ) anzeigt, der gesetzt wurde, wobei die Flammenabsterbzeit in Betracht gezogen wurde, die fortschreitet, wenn die Motortemperatur (θw) geringer wird,

wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis des ersten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors (Kθ) setzt, der aus der ersten Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6A) auf der Basis der Motortemperatur (θw) bestimmt wurde, die durch die Motortemperatur-Erfassungseinheit (19) erfasst wurde.

5. System nach Anspruch 3, bei dem der Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit (104) für eine Regelung einer Abgasrückführungsmenge durch Öffnen oder Schließen eines Ein/Aus-Ventils (10a) in einer Abgasrückführungsleitung (10b) versehen ist, die die Abgasleitung (3) und die Einlassleitung (2) miteinander verbindet, und

die Flammenabsterbzeit-Recheneinheit (116B) eine zweite Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie (6B) umfasst, die einen zweiten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktor (KE) anzeigt, der geschätzt wurde, wobei die Flammenabsterbdauer in Betracht gezogen wird, die abhängig von der Abgasrückführungsmenge variiert,

wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis des zweiten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktors (KE) setzt, der aus der zweiten Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie (6B) auf der Basis der Abgasrückführungsmenge bestimmt wurde, die durch die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit (104) geregelt wird.

6. System nach Anspruch 3, bei dem die Flammenabsterbzeit- Berechnungseinheit (116B) eine dritte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6C) umfasst, die einen dritten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor (KF) anzeigt, der gesetzt wurde, wobei die Flammenabsterbzeit in Betracht gezogen wird, die sich verzögert, wenn ein Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung magerer wird,

wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis des dritten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktors (KF) setzt, der aus dar dritten Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6C) auf der Basis des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung bestimmt wurde, das durch die herkömmliche Verbrennungseinspritz- Regeleinheit (103) gesetzt wurde.

7. System nach Anspruch 3, bei dem der Verbrennungsmotor mit einer Zündzeitpunkt-Regeleinheit (107) für eine Regelung des Zündzeitpunkts (TIG) des aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (8 und 8a) eingespritzten Primärkraftstoffes durch die Zündkerze (108) versehen ist, und die Flammenabsterbzeit- Berechnungseinheit (116) eine vierte Einspritzstartzeit-Korrekturkennlinie (6D) umfasst, die einen vierten Einspritzstartzeit-Korrekturfaktor (KI) anzeigt, der gesetzt wurde, wobei die Flammenabsterbdauer in Betracht gezogen wurde, die sich verzögert, wenn ein Zündzeitpunkt (TIG) zum Zeitpunkt der Primärverbrennung zurückgenommen wird, wobei die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis des vierten Einspritzstartzeit- Korrekturfaktors (KI) setzt, der aus der vierten Einspritzstartzeit- Korrekturkennlinie (6D) auf der Basis des durch die Zündzeitpunkt- Regeleinheit (107) gesetzten Zündzeitpunktes (TIG) bestimmt wurde.

8. System nach Anspruch 3, bei dem die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes zu einem Zeitpunkt setzt, der nahe an der Flammenabsterbzeit der Flammenbrenndauer liegt.

9. System nach Anspruch 2, bei dem die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) eine Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) für eine Einstellung der Flammenbrenndauer umfasst,

wobei die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) eine Regeleinheit (116C1) für eine Einstellung einer Regelgröße für den Parameter und eine Speichereinheit (116C2) für eine Speicherung der Flammenbrenndauer entsprechend der vorher bestimmten Regelgrößen für den Parameter aufweist, wobei die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) die Flammenbrenndauer einstellt, indem sie aus der Speichereinheit (116C2) eine der vorher bestimmten Regelgrößen für den Parameter erhält, wobei die eine Regelgröße erforderlich ist, um die Beendigungszeit der Flammenbrenndauer an eine Flammabsterbzeit anzugleichen, die einem Aktivierungsgrad entspricht, der für die Abgasreinigungsvorrichtung (9) erforderlich ist, und dann der Parameter durch die Regeleinheit (116C1) eingestellt wird, um die eine Regelgröße vorzugeben,

und

die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes innerhalb der Flammenbrenndauer setzt, die durch die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) eingestellt wurde.

10. System nach Anspruch 9, bei dem der Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit (104) für eine Regelung einer durch Öffnen oder Schließen eines Ein/Aus-Ventils (10a) in einer Abgasrückführungsleitung (10b) versehen ist, die die Abgasleitung (3) und die Einlassleitung (2) miteinander verbindet,

die Speichereinheit (116C2) eine erste Kennlinie (7A) umfasst, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Regelgrößen für die Abgasrückführungsmenge entsprechen, und

die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) aus der ersten Kennlinie (7A) eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer erhält, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt wurde, und die Abgasrückführungsmengen-Regeleinheit (104) durch die Regeleinheit (116C1) regelt, um die eine Regelgröße vorzugeben.

11. System nach Anspruch 9, bei dem der Verbrennungsmotor mit einer Zündzeitpunkts-Regeleinheit (107) für eine Regelung eines Zündzeitpunkts (TIG) der Zündkerze (108) versehen ist, zu dem der aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (8 und 8a) eingespritzte Primärkraftstoff einer Funkenzündung unterworfen wird,

die Speichereinheit (11602) eine zweite Kennlinie (7B) umfasst, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Regelgrößen für den Zündzeitpunkt (TIG) der Primärverbrennung entsprechen, und

die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) aus der zweiten Kennlinie (7B) eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer erhält, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt worden ist, und die Zündzeitpunkts- Regel- einheit (107) durch die Regeleinheit (116C1) regelt, um die eine Größe vorzugeben.

12. System nach Anspruch 9, bei dem

die Speichereinheit (116C2) eine dritte Kennlinie (7C) umfasst, die Flammenabsterbzeiten anzeigt, die Flegelgrößen für das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) der Primärverbrennung entsprechen, und

die Flammenbrenndauer-Einstelleinheit (116C) aus der dritten Kennlinie (7C) eine der Regelgrößen auf einer Basis einer Flammenbrenndauer erhält, die einer Temperatur entspricht, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt wurde, und die herkömmliche Kraftsfoffeinspritz-Regeleinheit (103) durch die Regeleinheit (116C1) regelt, um die eine Regelgröße vorzugeben.

13. System nach Anspruch 2, bei dem die Einspritzzeitpunkt-Setzeinheit (110) eine erste Einspritzdauer-Korrektureinheit (118) für eine Korrektur einer Basiseinspritzdauer umfasst, die durch die Einspritzdauer-Setzeinheit (114) in Abhängigkeit von einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (9) bestimmt wurde, die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur-Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt wurde.

14. System nach Anspruch 13, bei dem die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit (118) eine Korrekturfaktor-Setzeinheit (118A) für eine Korrektur der Basiseinspritzdauer durch einen ersten Einspritzdauer-Korrekturfaktor (K&sub2;) aufweist, der der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (9) entsprechend vorher bestimmt wurde, so dass die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes geringer wird, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung ansteigt.

15. System nach Anspruch 13, bei dem der Verbrennungsmotor mehrere Zylinder aufweist, und die erste Einspritzdauer-Korrektureinheit (118) eine Zylinderbestimmungseinheit (118B) aufweist, die auf der Basis einer Zylinderanzahl-Kennlinie (17C), die Temperaturen der Abgasreinigungsvorrichtung (9) entsprechend vorgegeben wurde, eine Anzahl von Zylindern bei denen eine zusätzliche Einspritzung durchgeführt wird, verringert, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (9) ansteigt.

16. System nach Anspruch 2, bei dem die Einspritzdauer-Setzeinheit (110) eine zweite Einspritzdauer-Korrektureinheit (120) aufweist, die durch einen zweiten Einspritzdauer-Korrekturfaktor (KI), der der Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes in dem Expansionshub der Primärverbrennung entsprechend vorherbestimmt wurde, die Basiseinspritzdauer (tB) korrigiert, die durch die Einspritzdauer-Setzeinheit (114) bestimmt wurde, so dass eine aktuelle Einspritzmenge zu der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes konform ist, die durch Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) bestimmt wurde.

17. System nach Anspruch 1, bei dem die Zusatzkraftstoffeinspritz-Regeleinheit (102) eine Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) für eine Bestimmung der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis einer direkt oder indirekt erfassten Menge an Sauerstoff umfasst, der nach der Primärverbrennung noch verbleibt, und die Einspritzzeit-Setzeinheit (110) mit einer Teileinspritzstartzeit-Setzeinheit (122) versehen ist, die die Einspritzstartzeit (T1INJ, T2INJ, ...) von mehreren Teileinspritzungen setzt, so dass die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes, die durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) bestimmt wurde, geteilt und in mehreren gleichen Teilen eingespritzt wird.

18. System nach Anspruch 17, bei dem, wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes durch seine Teilung in N Teile eingespritzt wird, die Teileinspritzstartzeit-Setzeinheit (122) eine Einspritzstartzeit (TNINJ) einer Nten Teileinspritzung zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor Öffnung des Auslassventils (5) setzt.

19. System nach Anspruch 17, bei dem die Einspritzzeit-Setzeinheit (110) mit einer Einspritzdauer-Setzeinheit (114) zu sehen ist, die, wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes durch seine Teilung in N-Teile eingespritzt wird, eine N-1te Teileinspritzdauer und eine Nte Teileinspritzdauer so setzt, dass eine N-1te Teileinspritzmenge geringer wird, als eine Nte Teileinspritzmenge.

20. System nach Anspruch 17, bei dem die Einspritzdauer-Setzeinheit (114) dritte Einspritzdauer-Korrekturfaktoren (K&sub3;) umfasst, die Werte der Motortemperatur (θw) entsprechend vorherbestimmt sind, und, wenn die Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes durch seine Teilung in N Abschnitte eingespritzt wird, die Einspritzdauer-Setzeinheit (114) eine N-1te und eine Nte Teileinspritzdauer durch die dritten Einspritzdauer-Korrekturfaktoren (K&sub3;) setzt, so dass eine N- 1te Teileinspritzmenge noch geringer wird, als eine Nte Teileinspritzmenge, wenn die Motortemperatur ansteigt.

21. System nach Anspruch 2, bei dem die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) so setzt, dass, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (9), die durch die Reinigungsvorrichtungstemperatur- Berechnungseinheit (26 und 23) bestimmt wurde, geringer ist als eine vorherbestimmte Temperatur, die eine Verbrennung eines nicht verbrannten Kraftstoffabschnittes in der Abgasreinigungsvorrichtung (9) ermöglicht, die Einspritzung des Zusatzkraftstoffes innerhalb der Flammenbrenndauer bewirkt wird, in der die Flamme der Primärverbrennung auf der Basis der Einspritzung des Primärkraftstoffes verbleibt, und, wenn die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (9) gleich oder höher ist, als die vorherbestimmte Temperatur, die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) die Einspritzstartzeit (TINJ) so setzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffes nach der Flammenbrenndauer durchgeführt wird.

22. System nach Anspruch 1, bei dem

- die Zusatzkraftstoffeinspritz-Regeleinheit (102) eine Einspritzmengen- Berechnungseinheit (1112) für eine Bestimmung einer Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis einer direkt oder indirekt erfassten Menge an Sauerstoff, der nach der Primärverbrennung verbleibt, umfasst, wobei die Einspritzzeitpunkts-Setzeinheit (110) eine Einspritzdauer-Setzeinheit (114) für ein Setzen einer Basiseinspritzdauer, die der Einspritzmenge des Zusatzkraftstoffes entspricht, der durch die Einspritzmengen-Berechnungseinheit (112) bestimmt wurde, und eine Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) für ein Setzen einer Einspritzstartzeit (TINJ) des Zusatzkraftstoffes auf einer Basis eines Parameters umfasst, der sich auf die Flammenbrenndauer auswirkt, und

- die Einspritzstartzeit-Setzeinheit (116) beim Starten des Verbrennungsmotors bei geringerer Temperatur die Einspritzstartzeit so setzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffes innerhalb der Flammenbrenndauer bewirkt wird, und bei einem Betriebszustand, in dem erwartet wird, dass die Abgasreinigungs- Vorrichtung (9) in ihrer Temperatur reduziert wird, die Einspritzstartzeit so setzt, dass die Einspritzung des Zusatzkraftstoffes nach der Flammenbrenndauer bewirkt wird.