[go: up one dir, main page]

DE60108298T2 - Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung - Google Patents

Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung Download PDF

Info

Publication number
DE60108298T2
DE60108298T2 DE60108298T DE60108298T DE60108298T2 DE 60108298 T2 DE60108298 T2 DE 60108298T2 DE 60108298 T DE60108298 T DE 60108298T DE 60108298 T DE60108298 T DE 60108298T DE 60108298 T2 DE60108298 T2 DE 60108298T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
amount
air
internal combustion
fuel ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60108298T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60108298D1 (de
Inventor
Kouji Toyota-shi Aichi-ken Yoshizaki
Shizuo Toyota-shi Aichi-ken Sasaki
Masato Toyota-shi Aichi-ken Gotoh
Takekazu Toyota-shi Aichi-ken Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE60108298D1 publication Critical patent/DE60108298D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60108298T2 publication Critical patent/DE60108298T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0057—Specific combustion modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0022—Controlling intake air for diesel engines by throttle control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/33—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage controlling the temperature of the recirculated gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasrezirkulationskanal, durch den Abgas, das von einer Verbrennungskammer abgegeben wird, in einen Einlasskanal des Verbrennungsmotors rezirkuliert, und außerdem auf ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Verbrennungsmotors.
  • 2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Bei einer Art von Verbrennungsmotoren des Standes der Technik ist ein Abgasrezirkulationskanal mit einem Abgasrezirkulationssteuerventil vorgesehen, damit von einer Verbrennungskammer abgegebenes Abgas in einen Einlasskanal des Verbrennungsmotors rezirkuliert, und ein Katalysator für ein Reinigen von rezirkulierendem Abgas, das durch den Abgasrezirkulationskanal strömt, ist innerhalb des Abgasrezirkulationskanals angeordnet, während ein Drosselventil innerhalb des Einlasskanals des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Bei dieser Art an Verbrennungsmotor nimmt, wenn die Menge an in die Verbrennungskammer geliefertem rezirkulierendem Abgas zunimmt, die Menge an erzeugtem Ruß allmählich zu und erreicht einen Spitzenwert. Wenn die Menge an rezirkulierendem Abgas, das in die Verbrennungskammer geliefert wird, weiter zunimmt, wird die Temperatur des Kraftstoffs und seines umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als eine Temperatur, bei der Ruß normalerweise erzeugt wird, und daher wird annähernd kein Ruß erzeugt. Somit ist der Verbrennungsmotor dazu in der Lage, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu verbrennen fast ohne Erzeugen von irgendeinem Ruß, indem die Menge an rezirkulierendem Abgas, die in die Verbrennungskammer geliefert wird, so gesteuert wird, dass sie größer als jene ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht. Ein Beispiel dieser Art an Verbrennungsmotor ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-8 964 offenbart.
  • Wenn der Verbrennungsmotor in dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsmodus arbeitet, bei dem die Menge an rezirkulierendem Abgas, die in die Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene Menge ist, bei der die erzeugte Menge an Ruß einen Spitzenwert erreicht, und somit fast kein Ruß erzeugt wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringfügig mager ist, wird der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils verringert und wird der Öffnungsbetrag des Drosselventils ebenfalls verringert im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wie dies in der vorstehend genannten Veröffentlichung JP A-2000-8 964 offenbart ist. Jedoch gibt es keine Offenbarung in dieser Veröffentlichung dahingehend, wie die Öffnungsbeträge des Abgasrezirkulationssteuerventils und des Drosselventils gesteuert werden, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis während des Betriebs des Verbrennungsmotors gestaltet wird, bei dem die Menge an rezirkulierendem Abgas, die in die Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene Menge ist, bei der die erzeugte Menge an Ruß einen Spitzenwert erreicht, und annähernd kein Ruß erzeugt wird. Wenn der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils nicht verringert wird, während der Öffnungsbetrag des Drosselventils verringert wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis während des Motorbetriebs verschoben wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, nimmt die Menge an Rezirkulationsabgas zu. Als ein Ergebnis nimmt die Verbrennungstemperatur ab und die Temperatur des rezirkulierenden Abgases wird demgemäß verringert, was zu einer Verringerung der Temperatur des Katalysators für ein Reinigen des rezirkulierenden Abgases führt. Folglich wird der Katalysator für ein Reinigen des rezirkulierenden Abgases durch SOF (soluble organic fraction = löslicher organischer Anteil) vergiftet, d. h. der Katalysator leidet an einer sogenannten SOF-Vergiftung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der dazu in der Lage ist, im Wesentlichen zu verhindern, dass ein Katalysator für ein Reinigen von rezirkulierendem Abgas an einer SOF-Vergiftung leidet, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis während des Betriebs des Verbrennungsmotors geschaltet wird, bei dem die Menge an rezirkulierendem Abgas, die in eine Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene Menge ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht, und im Wesentlichen kein Ruß erzeugt wird. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Verbrennungsmotors zu schaffen.
  • Um die vorstehend genannten und/oder andere Aufgaben zu lösen, schafft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor, der Folgendes aufweist: (1) ein Abgasrezirkulationssteuerventil, das in einem Abgasrezirkulationskanal angeordnet ist, durch den ein von einer Verbrennungskammer abgegebenes Abgas in einen Einlasskanal des Verbrennungsmotors rezirkuliert, (2) einen Katalysator, der in dem Abgasrezirkulationskanal angeordnet ist, wobei der Katalysator betreibbar ist, um rezirkulierendes Abgas zu reinigen, das durch den Abgasrezirkulationskanal tritt, und (3) ein Drosselventil, das in dem Einlasskanal angeordnet ist. Bei dem Verbrennungsmotor nimmt die Menge an erzeugtem Ruß allmählich zu und erreicht einen Spitzenwert, wenn die Menge an in die Verbrennungskammer geliefertem rezirkulierendem Abgas zunimmt, und wenn die Menge an in die Verbrennungskammer geliefertem rezirkulierendem Abgas weiter zunimmt, wird die Temperatur des Kraftstoffes und des umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als die Temperaturen, die eine Erzeugung von Ruß ermöglichen. Somit kann der Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmodus arbeiten, bei dem die Menge an rezirkulierendem Abgas, die in die Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene Menge des rezirkulierenden Abgases ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht, und annähernd kein Ruß wird erzeugt. Eine Steuereinrichtung des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung verringert einen Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils und verringert einen Öffnungsbetrag des Drosselventils, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seiten von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird, wenn der Motor in dem Verbrennungsmodus arbeitet, bei dem fast kein Ruß erzeugt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet worden ist.
  • Bei dem Verbrennungsmotor gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung, der vorstehend beschrieben ist, wird der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils verringert und wird der Öffnungsbetrag des Drosselventils ebenfalls verringert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird, während der Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmodus bei niedriger Temperatur arbeitet, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird. Durch ein Verringern des Öffnungsbetrages des Drosselventils wird der Pumpverlust so erhöht, dass die Abgastemperatur erhöht werden kann. Darüber hinaus wird der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils so verringert, dass verhindert wird, dass die Menge an rezirkulierendem Abgas bei einer Verringerung des Öffnungsbetrages des Drosselventils zunimmt. Dies ermöglicht eine Unterdrückung der Verringerung der Verbrennungstemperatur und außerdem eine Unterdrückung der Verringerung der Temperatur des rezirkulierenden Abgases. Folglich wird eine ansonsten mögliche Verringerung der Temperatur des Katalysators für ein Reinigen des rezirkulierenden Abgases verhindert, und ein SOF-Vergiften dieses Katalysators kann in vorteilhafter Weise unterdrückt oder vermieden werden.
  • Bei einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird ein Verringerungsbetrag bei dem Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils bei einer Verringerung der Last des Verbrennungsmotors erhöht.
  • Da die Verbrennungstemperatur dazu neigt, dass sie sinkt, wenn die Last geringer wird, wird der Verringerungsbetrag bei dem Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils erhöht, wenn die Last abnimmt. Eine so vorgenommene Einrichtung ermöglicht, dass verhindert wird, dass der EGR-Gas-Reinigungskatalysator an einer SOF-Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Verringerung der Verbrennungstemperatur bei einer Verringerung der Last leidet.
  • Bei einer anderen bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird der Verringerungsbetrag des Öffnungsbetrages von dem Abgasrezirkulationsventil bei einer Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht.
  • Da der untere Druck des Einlassrohrs zunimmt und die Menge an rezirkulierendem Abgas dazu neigt, zuzunehmen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher wird, wird der Verringerungsbetrag des Öffnungsbetrages von dem Abgasrezirkulationssteuerventil erhöht, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors zunimmt. Dies ermöglicht, dass verhindert wird, dass der EGR-Gas-Reinigungskatalysator an einer SOF-Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Zunahme der Menge an rezirkulierendem Abgas, die von einer Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors herrührt, leidet.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird der Verringerungsbetrag des Öffnungsbetrages von dem Abgasrezirkulationsventil erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetteren Seite der Spezifizierung geschaltet wird.
  • Da die Verbrennungstemperatur abnehmen kann, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis weiter verschoben wird, wird der Verringerungsbetrag des Öffnungsbetrages von dem Abgasrezirkulationssteuerventil erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetteren Seite verschoben wird. Dies ermöglicht, dass verhindert wird, dass der EGR-Gas-Reinigungskatalysator an einer SOF-Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Verringerung der Verbrennungstemperatur leidet, die von einer Verschiebung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu der fetteren Seite herrührt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehend dargelegten und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
  • 1 zeigt eine Darstellung des Gesamtaufbaus von einem Verbrennungsmotor der Kompressionszündart gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Darstellung des Drosselöffnung, der EGR-Rate, des Momentes, der Mengen an Rauch, HC, CO und NOx, die erzeugt werden, in Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Die 3A und 3B zeigen Darstellungen von Änderungen des Verbrennungsdrucks mit der Zeit.
  • 4 zeigt eine Darstellung von Kraftstoffmolekülen.
  • 5 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen der erzeugten Menge an Rauch und der EGR-Rate.
  • 6 zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der erforderlichen Last und der Menge an Einlassgas, das ein Gemisch aus EGR-Gas und Luft ist.
  • 7 zeigt eine Darstellung von einem ersten Betriebsbereich I und einem zweiten Betriebsbereich II.
  • 8 zeigt eine Darstellung von dem Ausgabesignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors.
  • 9 zeigt eine Darstellung von dem Öffnungsbetrag eines Drosselventils und anderen Parametern in Bezug auf die erforderliche Last.
  • 10A zeigt eine Darstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in dem ersten Betriebsbereich I.
  • 10B zeigt eine Tabelle von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 11A zeigt eine Tabelle von dem Zielöffnungsbetrag des Drosselventils als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 11B zeigt eine Tabelle von dem Zielöffnungsbetrag eines EGR-Steuerventils als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 12A zeigt eine Darstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in dem zweiten Betriebsbereich II.
  • 12B zeigt eine Tabelle von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 13A zeigt eine Tabelle von dem Zielöffnungsbetrag des Drosselventils als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 13B zeigt eine Tabelle von dem Zielöffnungsbetrag eines EGR-Steuerventils als eine Funktion der erforderliche Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 14 zeigt eine Tabelle von der Kraftstoffeinspritzmenge als eine Funktion der erforderlichen Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine für ein Steuern des Betriebs von dem Verbrennungsmotor.
  • 16 zeigt eine Darstellung der Beziehung der EGR-Rate zu der Temperatur des Rohrkatalysators und anderen Parametern, wenn die erforderliche Last gering ist und eine Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich 15 ist.
  • Die 17A und 17B zeigen Darstellungen zum Zwecke des Vergleichs, wobei ein Fall dargestellt ist, bei dem ein EGR-Steuerventil gänzlich offengehalten wird, und ein Fall dargestellt wird, bei dem der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils verringert ist, wobei Bedingung herrschen, bei denen die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich von 15 nach 14 ändert.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm von einem Steuerverfahren für ein Verhindern eines SOF-Vergiftens eines Rohrkatalysators.
  • 19A zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen der erforderlichen Last und dem Verringerungsbetrag des Zielöffnungsbetrages SE.
  • 19B zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Verringerungsbetrag des Zielöffnungsbetrages SE.
  • 19C zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Verringerungsbetrag des Zielöffnungsbetrages SE.
  • 20 zeigt eine Darstellung des Gesamtaufbaus eines Verbrennungsmotors der Kompressionszündart gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Nachstehend sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Verbrennungsmotor der Kompressionszündart angewendet ist. Der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor hat einen Hauptkörper 1 des Verbrennungsmotors, einen Zylinderblock 2, einen Zylinderkopf 3, einen Kolben 4, eine Verbrennungskammer 5, ein elektrisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzventil 6, ein Einlassventil 7, eine Einlassöffnung 8, ein Auslassventil oder Abgasventil 9 und eine Auslassöffnung oder Abgasöffnung 10. Die Einlassöffnung 8 steht mit einem Ausgleichsbehälter 12 über ein entsprechendes Abzweigungsrohr 11 in Verbindung. Der Ausgleichsbehälter 12 ist mit einem Kompressor 15 eines Abgasturboladers 14 über einen Einlasskanal 13 verbunden. Ein Drosselventil 17, das durch einen Schrittmotor 16 angetrieben wird, ist innerhalb des Einlasskanals 13 angeordnet. Eine Massenstromerfassungseinrichtung 17a für ein Erfassen eines Massenstroms an Einlassluft ist innerhalb des Einlasskanals 13 stromaufwärtig von dem Drosselventil 17 angeordnet. Darüber hinaus ist ein Zwischenkühler 18 für ein Kühlen von Einlassluft, die in dem Einlasskanal 13 strömt, um den Einlasskanal 13 herum angeordnet. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Verbrennungsmotorkühlmittel in den Zwischenkühler 18 so geleitet, dass die Einlassluft gekühlt wird. Andererseits ist die Abgasöffnung 10 mit einer Abgasturbine 21 des Abgasturboladers 14 über einen Auslasskrümmer oder Abgaskrümmer 19 und ein Auslassrohr oder Abgasrohr 20 verbunden. Ein Auslass der Abgasturbine 21 ist mit einem Gehäuse 23 verbunden, das einen Katalysator 22 mit einer Oxydisierungsfunktion enthält. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23a ist innerhalb des Abgaskrümmers 19 angeordnet.
  • Der Abgaskrümmer 19 und der Ausgleichsbehälter 12 sind miteinander über einen Abgasrezirkulationskanal 24 (nachstehend ist dieser als "EGR-Kanal" bezeichnet) verbunden. Ein elektrisch gesteuertes EGR-Steuerventil 25, das durch einen Schrittmotor 25a angetrieben wird, ist innerhalb des EGR-Kanals 24 angeordnet. Außerdem ist ein Rohrkatalysator 26a für ein Reinigen von EGR-Gas, das durch den EGR-Kanal 24 tritt, in dem EGR-Kanal 24 angeordnet. Ein EGR-Kühler 26 für ein Kühlen von EGR-Gas, das durch den EGR-Kanal 24 strömt, ist um den EGR-Kanal 24 herum angeordnet. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Motorkühlmittel zu dem EGR-Kühler 26 so zugeführt, dass das EGR-Gas durch das Motorkühlmittel gekühlt wird.
  • Jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 ist mit einem Kraftstoffspeicher das heißt eine im Allgemeinen so bezeichnete Common-Rail 27 über ein Kraftstofflieferrohr 6a verbunden. Der Kraftstoff wird von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe 28, deren Abgabemenge variabel ist, in die Cammon-Rail 27 geliefert. Der in die Cammon-Rail 27 gelieferte Kraftstoff wird zu jedem Kraftstoffeinspritzventil 6 über ein entsprechendes Kraftstofflieferrohr 6a geliefert. Die Cammon-Rail 27 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 29 für ein Erfassen des Kraftstoffdrucks innerhalb der Cammon-Rail 27 ausgestattet. Im Betrieb wird die Abgabemenge der Kraftstoffpumpe 28 auf der Grundlage von einem Abgabesignal des Kraftstoffdrucksensors 29 so gesteuert, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Cammon-Rail 27 gleich einem Zielkraftstoffdruck wird.
  • Eine elektronische Steuereinheit 30 ist durch einen digitalen Computer mit einem ROM (Lesespeicher bzw. Festspeicher) 32, einem RAM (wahlfreier Zugriffsspeicher bzw. Arbeitsspeicher) 33, einer CPU (Mikroprozessor) 34, einem Eingangsanschluss 35 und einem Ausgangsanschluss 36, die miteinander über einen bi-direktkonalen Bus 31 verbunden sind, ausgebildet. Das Abgabesignal des Kraftstoffdrucksensors 29 wird zu dem Eingabeanschluss 35 über einen entsprechenden der AD-Wandler 37 eingegeben. Das Abgabesignal der Massenströmungserfassungseinrichtung 17a wird zu dem Eingabeanschluss 35 über einen entsprechenden AD-Wandler 37 eingegeben. Das Ausgabesignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23a wird zu dem Eingabeanschluss 35 über einen entsprechenden AD-Wandler 37 eingegeben. Ein Lastsensor 41, der mit einem Gaspedal 40 verbunden ist, erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu dem Betrag des Niederdrückens L des Gaspedals 40 ist. Die Ausgabespannung des Lastsensors 41 wird zu dem Eingabeanschluss 35 über einen entsprechenden AD-Wandler 37 eingegeben. Außerdem ist mit dem Eingabeanschluss 35 ein Kurbelwellensensor 42 verbunden, der einen Ausgabeimpuls jedes Mal dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle sich beispielsweise um 30° dreht. Andererseits ist der Ausgabeanschluss 36 mit den Kraftstoffeinspritzventilen 6, mit dem das Drosselventil antreibenden Schrittmotor 16, mit dem das EGR-Steuerventil antreibenden Schrittmotor 25a und der Kraftstoffpumpe 28 über entsprechende Antriebsschaltungen 38 verbunden.
  • 2 zeigt die Änderungen des abgegebenen Momentes und die Änderungen der abgegebenen Mengen an Rauch, HC, CO und NOx bei einem Versuch, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F (die horizontale Achse in 2) verändert wird, indem der Öffnungsgrad des Drosselventils 17 und die EGR-Rate während eines Niedriglastbetriebs des Verbrennungsmotors geändert werden. Es ist aus 2 verständlich, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F abnimmt, wenn die EGR-Rate bei diesem Versuch zunimmt, und dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F = wie oder geringer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis (rund 14,6) ist, wenn die EGR-Rate gleich wie oder größer als 65% ist. Im Verlauf des Verringerns des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F durch ein Erhöhen der EGR-Rate, wie dies in 2 dargestellt ist, beginnt die von dem Verbrennungsmotor erzeugte Menge an Rauch zuzunehmen, wenn die EGR-Rate die Nähe von 40% erreicht und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich ungefähr 30 wird. Wenn die EGR-Rate weiter erhöht wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F zu verringern, nimmt die Menge an erzeugtem Rauch schnell zu und erreicht ihren Spitzenwert. Wenn die EGR-Rate weiter so erhöht wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F verringert wird, nimmt die Menge an Rauch deutlich ab und wird im Wesentlichen gleich 0, wenn die EGR-Rate auf 65% oder größer gesteuert wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F dadurch auf ungefähr 15,0 verringert wird. Somit wird im Wesentlichen kein Ruß erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das abgegebene Moment des Verbrennungsmotors geringfügig ab und die Menge an erzeugtem NOx wird erheblich klein. Im Gegensatz dazu beginnen die Mengen von erzeugtem HC und erzeugtem CO zuzunehmen.
  • 3A zeigt die Änderungen des Verbrennungsdrucks innerhalb der Verbrennungskammer 5, wenn die Menge an erzeugtem Rauch maximal ist, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich ungefähr 21 ist. 3B zeigt die Änderungen des Verbrennungsdrucks innerhalb der Verbrennungskammer 5, wenn die Menge an erzeugtem Rauch im Wesentlichen Null ist, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich ungefähr 18 ist. Durch einen Vergleich der 3A und 3B ist verständlich, dass der Verbrennungsdruck in dem Fall von 3B, bei dem die Menge an erzeugtem Rauch im Wesentlichen Null ist, niedriger im Vergleich zu dem Fall von 3A ist, bei dem eine große Menge an Rauch erzeugt wird.
  • Wie dies nachstehend beschrieben ist, ist der Verbrennungsmotor wahlweise bei einem ersten Verbrennungsmodus (der Verbrennungsmodus bei niedriger Temperatur), bei dem die Menge an zu der Verbrennungskammer 5 geliefertem EGR-Gas größer als die Menge des EGR-Gases ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß ihren Spitzenwert einnimmt, was dazu führt, dass im Wesentlichen kein Ruß erzeugt wird, und einem zweiten Verbrennungsmodus (gemäß einem herkömmlichen Verbrennungsverfahren) betreibbar, bei dem die Menge an zu der Verbrennungskammer 5 geliefertem EGR-Gas geringer als die Menge des EGR-Gases ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß ihren Spitzenwert erreicht. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, wurde aus Ergebnissen von Versuchen in ähnlicher Weise wie bei den 3A und 3B herausgefunden, dass der maximale Wert (der Spitzenwert) des Verbrennungsdrucks, der dann auftritt, wenn der Verbrennungsmotor bei dem ersten Verbrennungsmodus (oder dem Verbrennungsmodus bei niedriger Temperatur) ist, niedriger als der maximale Wert (der Spitzenwert) des Verbrennungsdrucks ist, der dann auftritt, wenn der Verbrennungsmotor in dem zweiten Verbrennungsmodus ist. Daraus folgt, dass Schwankungen der Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgrund von Explosionen während des ersten Verbrennungsmodus geringer gestaltet sind, als jene aufgrund von Explosionen während des zweiten Verbrennungsmodus.
  • Wie dies aus den Ergebnissen der Versuche verständlich ist, die in den 2, 3A und 3B gezeigt sind, wird die Menge an erzeugtem NOx erheblich verringert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich wie oder geringer als 15,0 ist, und es wird annähernd kein Rauch erzeugt, wie dies in 2 dargestellt ist. Die Verringerung der Menge an erzeugtem NOx legt nahe, dass die Verbrennungstemperatur innerhalb der Verbrennungskammer 5 geringer wird. Somit ist die Verbrennungstemperatur innerhalb der Verbrennungskammer 5 verringert, wenn annähernd kein Ruß erzeugt wird. Außerdem ist aus den 3A und 3B verständlich, dass der Verbrennungsdruck bei dem Zustand von 3B, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, verringert ist, und daher ist die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer verringert.
  • Wie dies in 2 gezeigt ist, nehmen die Mengen an von der Verbrennungskammer abgegebenem HC und CO zu, wenn die Menge an erzeugtem Rauch das heißt die Menge an erzeugtem Ruß im Wesentlichen gleich null wird. Dies bedeutet, dass Kohlenwasserstoff abgegeben wird, bevor es zu Ruß anwächst. Das heißt Kohlenwasserstoffe mit gerader Kette oder aromatische Kohlenwasserstoffe, die in dem Kraftstoff enthalten sind, wie dies in 4 gezeigt ist, zersetzen sich thermisch, um einen Rußvorläufer auszubilden, wenn die Temperatur bei Fehlen von Sauerstoff ansteigt. Dann wird Ruß erzeugt, der hauptsächlich aus einem Feststoff als ein Aggregat von Kohlenstoffatomen besteht. In diesem Fall ist der eigentliche Ausbildungsprozess von Ruß kompliziert, und die durch den Rußvorläufer eingenommene Form ist nicht klar. In jedem Fall wachsen die Kohlenwasserstoffe, wie dies in 4 gezeigt ist, zu Ruß an, nachdem sie in einen Rußvorläufer umgewandelt worden sind. Während die Mengen an HC und CO, die aus der Verbrennungskammer abgegeben werden, zunehmen, wie dies in 2 gezeigt ist, wenn die Menge an erzeugtem Ruß im Wesentlichen zu Null wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird zu diesem Zeitpunkt abgegebenes HC als ein Rußvorläufer erachtet, oder Kohlenwasserstoffe, die einem Vorläufer vorangehen (ein Vorläufer eines Vorläufers).
  • Aus den vorstehend dargelegten Erörterungen auf der Grundlage der Versuchsergebnisse, die in den 2 und 3A und 3B dargestellt sind, folgt, dass die Menge an erzeugtem Ruß im Wesentlichen zu Null wird, wenn die Verbrennungstemperatur innerhalb der Verbrennungskammer 5 niedrig ist, und ein Rußvorläufer oder Kohlenwasserstoff, die einen Vorläufer des Vorläufers darstellen, werden aus der Verbrennungskammer 5 abgegeben. Weitere Versuche und Untersuchungen haben offenbart, dass der Prozess zum Ausbilden von Ruß in der Mitte anhält, das heißt, dass kein Ruß erzeugt wird, wenn die Temperatur des Kraftstoffs seines umgebenden Gases innerhalb der Verbrennungskammer 5 gleich wie oder niedriger als eine bestimmte Temperatur ist, und dass Ruß dann erzeugt wird, wenn die Temperatur des Kraftstoffes und seiner Umgebung innerhalb der Verbrennungskammer 5 höher als die vorstehend aufgezeigte bestimmte Temperatur ist.
  • Die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases, bei der der Anwachsprozess von Kohlenwasserstoff bei dem Zustand eines Rußvorläufers anhält oder endet, das heißt die vorstehend erwähnte bestimmte Temperatur, kann nicht als eine spezifische Temperatur bestimmt werden, da die Temperatur von der Art an Kraftstoff, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dem Kompressionsverhältnis und anderen Faktoren abhängig ist. Dennoch hat die vorstehend erwähnte Temperatur eine enge Beziehung zu der Menge an erzeugtem NOx, und daher kann sie bis zu einem gewissen Grad auf der Grundlage der Menge an erzeugtem NOx definiert werden. Das heißt, wenn die EGR-Rate zunimmt, nimmt die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases ab, und die Menge an erzeugtem NOx nimmt ab. Annähernd kein Ruß wird dann erzeugt, wenn die Menge an erzeugtem NOx gleich wie ungefähr 10 ppm oder weniger wird. Demgemäß ist die vorstehend erwähnte Temperatur im Wesentlichen gleich der Temperatur, bei der die Menge an erzeugtem NOx ungefähr 10 ppm oder weniger ist.
  • Wenn Ruß einmal ausgebildet ist, ist es unmöglich, den Ruß durch eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer Oxidationsfunktion zu entfernen. Im Gegensatz dazu kann ein Rußvorläufer oder können Kohlenwasserstoffe, die einen Vorläufer des Rußvorläufers darstellen, mit Leichtigkeit durch eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer Oxidationsfunktion entfernt werden. Unter Berücksichtigung der Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer Oxidationsfunktion ergibt sich ein beträchtlich großer Unterschied in Abhängigkeit davon, ob Kohlenwasserstoff aus der Verbrennungskammer 5 in der Form eines Rußvorläufers oder in Form eines Vorläufers des Vorläufers abgegeben wird oder aus dieser in der Form von Ruß abgegeben wird. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete neue Verbrennungssystem ist gekennzeichnet durch ein Abgeben von Kohlenwasserstoff in der Form eines Rußvorläufers oder einer dem Vorläufer vorangehenden Form (ein Vorläufer des Vorläufers) aus der Verbrennungskammer 5 ohne ein Erzeugen von Ruß in der Verbrennungskammer 5 und durch ein Oxidieren des abgegebenen Kohlenwasserstoffs mittels eines Katalysators mit einer Oxidationsfunktion.
  • Um das Anwachsen von Kohlenwasserstoff in dem Zustand vor dem Ausbilden von Ruß anzuhalten, muss die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases während der Verbrennung in der Verbrennungskammer 5 auf eine Temperatur gesteuert werden, die niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß normalerweise ausgebildet wird. In diesem Fall wurde herausgefunden, dass das Verringern der Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases in Großem Maße durch die Wärmeabsorbierfunktion des Gases, das den Kraftstoff bei seiner Verbrennung umgibt, beeinflusst wird. Genauer gesagt wenn lediglich Luft um den Kraftstoff herum vorhanden ist, reagiert der verdampfte Kraftstoff sofort mit dem Sauerstoff in der Luft und verbrennt. In diesem Fall wird die Temperatur der Luft, die entfernt von dem Kraftstoff ist, nicht in starkem Maße erhöht, und lediglich die Temperatur um den Kraftstoff herum wird örtlich auf eine erheblich hohe Höhe erhöht. Das heißt die Luft, die entfernt von dem Kraftstoff vorhanden ist, wirkt kaum im Hinblick auf ein Absorbieren von Verbrennungswärme des Kraftstoffs. In diesem Fall wird die Verbrennungstemperatur örtlich auf eine außerordentlich hohe Höhe erhöht, und daher wird nicht verbrannter Kohlenwasserstoff der Verbrennungswärme ausgesetzt und bildet somit Ruß aus.
  • Jedoch ist die Situation etwas anders in dem Fall, bei dem der Kraftstoff in einem Gemisch aus einer großen Menge an Inertgas und einer geringfügigen Menge an Luft vorhanden ist. Genauer gesagt verteilt sich der verdampfte Kraftstoff umher und reagiert mit dem Sauerstoff, der mit dem Inertgas vermischt ist, und verbrennt. In diesem Fall wird die Verbrennungswärme durch das umgebende Inertgas absorbiert, und daher steigt die Verbrennungstemperatur nicht so stark an, das heißt die Verbrennungstemperatur kann auf eine relativ niedrige Höhe begrenzt werden. Somit spielt das in der Verbrennungskammer vorhandene Inertgas eine bedeutsame Rolle beim Verringern der Verbrennungstemperatur, und die Verbrennungstemperatur kann auf eine relativ niedrige Höhe gesteuert werden, wobei die Wärmeabsorbierfunktion des Inertgases genutzt wird. In diesem Fall ist es erforderlich, ein Inertgas in einer ausreichend großen Menge vorzusehen, um eine ausreichende Menge an Wärme so zu absorbieren, dass die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases auf eine Temperatur gesteuert wird, die niedriger als die Höhe ist, bei der Ruß normaler Weise ausgebildet wird. Somit nimmt eine benötigte Menge an Inertgas mit einer Zunahme der Menge an für die Verbrennung verwendeten Kraftstoff zu. In diesem Zusammenhang führt das Inertgas eine kräftigere oder effektivere Wärmeabsorbierfunktion aus, wenn die spezifische Wärme des Inertgases größer ist. Es wird daher bevorzugt, ein Gas mit einer höheren spezifischen Wärme als Inertgas anzuwenden. Da CO2 und das EGR-Gas relativ hohe spezifische Wärmen haben, wird vorzugsweise EGR-Gas als das Inertgas angewendet.
  • 5 zeigt die Beziehung zwischen der EGR-Rate und Rauch, wenn das EGR-Gas als ein Inertgas verwendet wird und das EGR-Gas auf verschiedene Grade gekühlt wird. In 5 zeigt die Kurve A einen Fall, bei dem das EGR-Gas kräftig gekühlt wird, und die Temperatur des EGR-Gases bei ungefähr 90° gehalten wird, und die Kurve B zeigt einen Fall, bei dem das EGR-Gas durch ein kleines Kühlsystem gekühlt wird. Darüber hinaus zeigt die Kurve C einen Fall, bei dem das EGR-Gas nicht zwangsweise gekühlt wird.
  • Wenn das EGR-Gas kräftig gekühlt wird, wie dies durch die Kurve A in 5 gezeigt ist, erreicht die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert an einem Punkt, bei dem die EGR-Rate geringfügig geringer als 50% ist. In diesem Fall wird annähernd kein Ruß erzeugt, wenn die EGR-Rate auf ungefähr 55% oder mehr gesteuert wird. Wenn das EGR-Gas um einige Grad gekühlt wird, wie dies durch die Kurve B in 5 gezeigt ist, ist andererseits die Erzeugung von Ruß bei einem Spitzenwert bei einem Punkt, bei dem die EGR-Rate geringfügig größer als 50% ist. In diesem Fall wird annähernd kein Ruß produziert, wenn die EGR-Rate auf ungefähr 65% oder größer gesteuert wird. Wenn das EGR-Gas nicht zwangsweise gekühlt wird, wie dies durch eine Kurve C in 5 gezeigt ist, wird die Menge an erzeugtem Ruß zu einem Spitzenwert bei einem Punkt, bei dem die EGR-Rate in der Nähe von 55% ist. In diesem Fall wird annähernd kein Ruß erzeugt, wenn die EGR-Rate auf ungefähr 70% oder mehr gesteuert wird. 5 zeigt die Menge durch den Verbrennungsmotor erzeugten Rauch wenn die Motorlast relativ hoch ist. Wenn die Motorlast verringert wird, nimmt die EGR-Rate, bei der die Erzeugung von Ruß einen Spitzenwert erreicht, geringfügig ab, und der untere Grenzwert der EGR-Rate, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, nimmt ebenfalls geringfügig ab. Somit variiert der untere Grenzwert der EGR-Rate, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, in Abhängigkeit von dem Kühlgrad des EGR-Gases und der Motorlast.
  • 6 zeigt die Menge eines Mischgases aus der Luft und dem EGR-Gas, das als ein Inertgas verwendet wird, das zum Verringern der Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei der Verbrennung auf eine Temperatur benötigt wird, die unterhalb der Höhe ist, bei der Ruß erzeugt wird, den Anteil Luft in dem Mischgas und den Anteil des EGR-Gases in dem Mischgas. In 6 zeigt die vertikale Achse die gesamte Menge an Gas, die in die Verbrennungskammer 5 eingeleitet wird, und eine Strichpunktlinie Y zeigt die gesamte Menge an Gas, die in die Verbrennungskammer dann gesaugt werden kann, wenn der Motor nicht aufgeladen ist. Die horizontale Achse zeigt die erforderliche Last.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist mit dem Anteil der Luft das heißt die Menge an Luft, die in dem Mischgas vorhanden ist, die Menge an Luft gezeigt, die erforderlich ist, um vollständig den Kraftstoff zu verbrennen, der in die Verbrennungskammer eingespritzt worden ist. Das heißt in dem in 6 dargestellten Fall ist das Verhältnis der Menge an Luft gegenüber der Menge an eingespritztem Kraftstoff gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Anteil des EGR-Gases in 6 das heißt die Menge des EGR-Gases in dem Mischgas zeigt die minimale Menge an EGR-Gas, die erforderlich ist, um die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases niedriger als die Temperaturhöhe zu gestalten, bei der Ruß erzeugt wird. Diese Menge an EGR-Gas, die bei der EGR-Rate repräsentiert wird, beträgt ungefähr 55% oder mehr. In dem Fall von 6 beträgt sie 70% oder mehr. Das heißt, wenn die gesamte Menge an Einlassgas oder Ansauggas, die in die Verbrennungskammer 5 gesaugt worden ist, so gesteuert wird, wie dies durch die durchgehende Linie X in 6 gezeigt ist, und der Anteil der Menge an Luft gegenüber der Menge an EGR-Gas in der gesamten Menge an Ansauggas X auf einen Anteil gesteuert wird, wie er in 6 gezeigt ist, wird die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases niedriger als die Höhe, bei der Ruß erzeugt wird, und daher wird fast kein Ruß erzeugt. Die Menge an erzeugtem NOx in diesem Fall beträgt ungefähr 10 ppm oder weniger, was erheblich wenig ist.
  • Wenn eine zunehmende Menge an Kraftstoff in die Verbrennungskammer 5 eingespritzt wird, nimmt die Wärmemenge, die bei der Verbrennung des Kraftstoffes erzeugt wird, zu, und daher muss die Wärmemenge, die durch das EGR-Gas absorbiert wird, erhöht werden, um die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei einer Höhe zu halten, die niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß erzeugt wird. Demgemäß muss die Menge an EGR-Gas erhöht werden, wenn die Menge an eingespritztem Kraftstoff zunimmt, wie dies in 6 gezeigt ist. Das heißt die Menge des EGR-Gases, muss erhöht werden, wenn die erforderliche Last zunimmt.
  • Wenn ein Überladen (Turboladen) nicht ausgeführt wird, ist der obere Grenzwert der gesamten Menge an Ansauggas X, das in die Verbrennungskammer 5 gesaugt wird, mit Y gezeigt. Daher kann in einem Bereich in 6, bei dem die erforderliche Last größer als Lo ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten werden, wenn nicht der Anteil des EGR-Gases bei Zunahme der erforderlichen Last verringert wird. Das heißt wenn ein Versuch unternommen wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Bereich zu halten, bei dem die erforderliche Last größer als Lo ist, wenn das Turboladen nicht ausgeführt wird, nimmt die EGR-Rate ab bei Zunahme der erforderlichen Last. Daher wird es in dem Bereich, bei dem die erforderliche Last größer als Lo ist, unmöglich, die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei einer Temperatur zu halten, die niedriger als die Temperatur ist, bei der eine Erzeugung von Ruß möglich ist.
  • Wenn jedoch das EGR-Gas zu der Einlassseite des Turboladers d. h, in das Luftansaugrohr des Abgasturboladers über den EGR-Kanal rezirkuliert, kann die EGR-Rate bei 55% oder höher, beispielsweise 70%, in dem Bereich gehalten werden, bei dem die erforderliche Last größer als Lo ist, so dass die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei einer Höhe unterhalb der Temperatur gehalten werden kann, bei der Ruß erzeugt werden kann. Das heißt wenn das EGR-Gas rezirkuliert, um zu bewirken, dass die EGR-Rate in dem Luft-Ansaugrohr beispielsweise 70% erreicht, wird die EGR-Rate des Ansauggases, das durch den Kompressor des Abgasturboladers mit Druck beaufschlagt wird, ebenfalls gleich 70%, so dass bis zu dem Grenzwert der Druckzunahme, die durch den Kompressor erzielbar ist, die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei einer Höhe bei der Temperatur gehalten werden kann, die ein Erzeugen von Ruß ermöglicht. Daher wird es möglich, den Betriebsbereich des Verbrennungsmotors zu erweitern, bei dem die Verbrennung mit der niedrigen Temperatur ausgeführt werden kann. Wenn es erwünscht ist, dass die EGR-Rate zumindest 55% in dem Bereich beträgt, bei dem die erforderliche Last größer als Lo ist, wird das EGR-Steuerventil gänzlich geöffnet und wird das Drosselventil geringfügig zu der Schließrichtung betätigt.
  • 6 zeigt den Fall, bei dem der Kraftstoff bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrennt, wie dies vorstehend erwähnt ist. Die Menge an erzeugtem NOx kann auf ungefähr 10 ppm oder weniger gesteuert werden, während die Erzeugung von Ruß verhindert wird, wobei dies selbst dann geschieht, wenn die Menge an Luft gegenüber der in 6 gezeigten Menge geringer ist, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist fett. Auch dann wenn die Menge an Luft größer als die in 6 gezeigte Menge gestaltet ist, das heißt wenn der Durchschnittswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einem mageren Bereich von 17–18 eingestellt ist, kann die Menge an erzeugtem NOx auf ungefähr 10 ppm oder weniger gesteuert werden, während die Erzeugung von Ruß verhindert wird.
  • Obwohl eine überschüssige Menge an Kraftstoff in der Verbrennungskammer vorhanden ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, wird der überschüssige Kraftstoff nicht zu Ruß, da die Verbrennungstemperatur bei einer relativ niedrigen Höhe gehalten wird, und daher wird kein Ruß erzeugt. Außerdem wird lediglich eine geringfügige Menge an NOx zu diesem Zeitpunkt erzeugt. Selbst wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich ist, kann eine geringfügige Menge an Ruß unter der Voraussetzung erzeugt werden, dass die Verbrennungstemperatur erhöht ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Verbrennungstemperatur auf eine mäßige Höhe gesteuert, so dass im Wesentlichen kein Ruß erzeugt wird. Darüber hinaus wird NOx lediglich in einer geringfügigen Menge erzeugt. Somit wird während der Verbrennung bei niedriger Temperatur kein Ruß erzeugt und lediglich eine sehr geringe Menge an NOx wird unabhängig von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mit niedriger Last erzeugt, d. h. unabhängig davon, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist oder das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Demgemäß wird bevorzugt, dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein im Hinblick auf den Kraftstoff mageres Verhältnis in diesem Fall gesteuert wird, um eine verbesserte Kraftstoffverbrauchsrate sicherzustellen.
  • Die Temperatur des Kraftstoffes und eines umgebenden Gases bei seiner Verbrennung in der Verbrennungskammer wird so gesteuert, dass sie gleich wie oder niedriger als die Höhe ist, bei der das Anwachsen von Kohlenwasserstoff in der Mitte angehalten wird, wobei dies lediglich dann geschieht, wenn der Verbrennungsmotor bei einem niedrigen bis mittleren Lastbetriebszustand ist und eine geringfügige Menge an Wärme durch die Verbrennung erzeugt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird daher, wenn der Verbrennungsmotor bei einer niedrigen bis mittleren Last arbeitet, der erste Verbrennungsmodus oder der Verbrennungsmodus bei niedriger Temperatur derart ausgeführt, dass die Temperatur des Kraftstoffes und seines umgebenden Gases bei der Verbrennung auf die oder unterhalb der Temperaturhöhe gesteuert wird, bei der das Anwachsen des Kohlenwasserstoffs in der Mitte angehalten wird. Wenn die Last des Verbrennungsmotors relativ hoch ist, wird andererseits der zweite Verbrennungsmodus oder der herkömmliche Verbrennungsmodus, der normalerweise ausgeführt wird, ausgeführt. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors der zweite Verbrennungsmodus sogar dann ausgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor bei einer niedrigen bis mittleren Last betrieben wird. Der Ausdruck „erster Verbrennungsmodus" oder „Verbrennung bei niedriger Temperatur" bezieht sich auf einen Verbrennungsmodus, bei dem die Menge an Inertgas in der Verbrennungskammer größer als die Menge ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht. Der Ausdruck „zweiter Verbrennungsmodus" oder „herkömmliche Verbrennung" bezieht sich auf einen Verbrennungsmodus, bei dem die Menge an Inertgas in der Verbrennungskammer niedriger als jene Menge ist, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht.
  • 7 zeigt einen ersten Betriebsbereich I, bei dem der erste Verbrennungsmodus oder die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, und den zweiten Betriebsbereich II, bei dem der zweite Verbrennungsmodus oder die Verbrennung auf der Grundlage des herkömmlichen Verbrennungsverfahrens ausgeführt wird. In 7 zeigt die vertikale Achse L den Niederdrückbetrag des Gaspedals 40, das heißt die erforderliche Last, und die horizontale Achse N zeigt die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Außerdem zeigt in 7 X(N) eine erste Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II, und mit Y(N) ist eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II gezeigt. Ein Umschalten von dem ersten Betriebsbereich I zu dem zweiten Betriebsbereich II wird auf der Grundlage der ersten Grenze X(N) beurteilt und ein Schalten oder Verschieben von dem zweiten Betriebsbereich II in den ersten Betriebsbereich I wird auf der Grundlage der zweiten Grenze Y(N) beurteilt.
  • Genauer gesagt, wenn die erforderliche Last L die erste Grenze X(N) überschreitet, die eine Funktion der Motordrehzahl N ist, wenn der Verbrennungsmotor in dem ersten Betriebsbereich I betrieben wird und daher die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, wird bestimmt, dass eine Verschiebung von dem ersten Betriebsbereich I in den zweiten Betriebsbereich II aufgetreten ist. Dann wird die Verbrennung auf der Grundlage des herkömmlichen Verbrennungsverfahrens ausgeführt. Wenn die erforderliche Last L anschließend bis unterhalb der zweiten Grenze Y(N) abnimmt, die eine Funktion der Drehzahl N des Verbrennungsmodus ist, dann wird bestimmt, dass der Motorbetrieb von dem zweiten Betriebsbereich II sich in den ersten Betriebsbereich I verschoben hat. In diesem Fall wird die Verbrennung bei niedriger Temperatur erneut ausgeführt.
  • Die zwei Grenzen das heißt die erste Grenze X(N) und die zweite Grenze Y(N) an der Niedriglastseite der ersten Grenze X(N) sind aus den folgenden zwei Gründen vorgesehen. Der erste Grund ist, dass bei dem zweiten Betriebsbereich II an der Hochlastseite die Temperatur der Verbrennung relativ hoch ist, und daher die Verbrennung bei niedriger Temperatur nicht sofort bei einer Verringerung der erforderlichen Last L über die erste Grenze X(N) ausgeführt werden kann. Das heißt die Verbrennung bei niedriger Temperatur kann sofort gestartet werden, lediglich nachdem die erforderliche Last L beträchtlich gering geworden ist, das heißt niedriger als die zweite Grenze Y(N). Der zweite Grund ist, dass es erwünscht ist, eine Hysterese im Hinblick auf die Änderungen des Betriebsbereiches zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II vorzusehen.
  • Während der Verbrennungsmotor in dem ersten Betriebsbereich I, bei dem eine Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, arbeitet, wird im Wesentlichen kein Ruß erzeugt, und statt dessen wird unverbrannter Kohlenwasserstoff in der Form eines Rußvorläufers oder in der Form eines Vorläufers des Vorläufers aus der Verbrennungskammer 5 abgegeben. Der unverbrannte Kohlenwasserstoff, der von der Verbrennungskammer 5 abgegeben wird, wird an dem Katalysator 22 mit einer Oxydationsfunktion gut oxidiert. Der Katalysator 22 kann beispielsweise durch einen Oxydationskatalysator ausgebildet sein.
  • 8 zeigt das Abgabesignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23a. Wie dies in 8 gezeigt ist, ändert sich die abgegebene Stromstärke I des Luft-Kraft-Stoff-Sensors 23a in Übereinstimmung mit dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis A/F. Daher kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus der abgegebenen Stromstärke I des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23a bestimmt werden.
  • Nachstehend wird auf 9 bezug genommen, wobei die Steuerung des Motorbetriebs in dem ersten Betriebsbereich I und in dem zweiten Betriebsbereich II kurz beschrieben werden.
  • 9 zeigt die Änderungen bei dem Öffnungsgrad des Drosselventils 17, dem Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25, der EGR-Rate, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der Einspritzzeit und der Menge an eingespritzten Kraftstoff in Bezug auf die erforderliche Last L. In dem ersten Betriebsbereich I, bei dem die erforderliche Last L relativ gering ist, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 17 allmählich von der Nähe der vollständig geschlossenen Position bis zu ungefähr zwei Drittel von dem maximalen Öffnungsgrad bei der Zunahme der erforderlichen Last L erhöht, wie dies in 9 dargestellt ist. In ähnlicher Weise wird der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 von der Nähe der vollständig geschlossenen Position bis zu der vollständig geöffneten Position bei Zunahme der erforderlichen Last L erhöht. In dem ersten Betriebsbereich I wird bei dem Beispiel von 9 die EGR-Rate auf ungefähr 70% gesteuert und wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesetzt, das lediglich geringfügig auf der mageren Seite ist. Das heißt bei dem ersten Betriebsbereich I werden die Öffnung des Drosselventils 17 und die Öffnung des EGR-Steuerventils 25 so gesteuert, dass die EGR-Rate sich 70% nähert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem vorstehend erwähnten geringfügig mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
  • Darüber hinaus wird in dem ersten Betriebsbereich I eine Kraftstoffeinspritzung vor dem Erreichen des oberen Todpunktes bei Kompression TDC ausgeführt. In diesem Fall wird die Einspritzstartzeit θS mit der Zunahme der erforderlichen Last L verzögert, das heißt zu einem Nacheilen gebracht, und die Einspritzendzeit θE wird ebenfalls zu einem Nacheilen gebracht, wenn die Einspritzstartzeit θS nacheilt bzw. verzögert wird.
  • Während der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, wird das Drosselventil 17 in die Nähe der vollständig geschlossenen Position gesetzt und wird das EGR-Steuerventil 25 ebenfalls in die Nähe der vollständig geschlossenen Position gesetzt. Mit annähernd vollständig geschlossenem Drosselventil 17 nimmt der Druck, der an der Verbrennungskammer 5 bei der Verbrennung des Kompressionshubs auftritt, ab, und daher nimmt der Verbrennungsdruck ab. Wenn der Verbrennungsdruck abnimmt, nimmt die durch den Kolben 4 ausgeführte Verbrennungsarbeit ab, so dass eine Schwingung des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors abnimmt. Das heißt das Drosselventil 17 wird Nähe der vollständig geschlossenen Position während des Leerlaufs des Motors gesetzt, um den Kompressionsdruck zu verringern und dadurch die Schwingung des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors zu verringern. Da darüber hinaus die Ungleichförmigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die durch die Explosionen verursacht wird, während eines Motorbetriebs ein niedriger Drehzahl größer als während eines Motorbetriebs bei hoher Drehzahl ist, wird ein Problem einer Schwingung bei dem Hauptkörper 1 des Verbrennungsmotors beträchtlicher, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors verringert wird. Daher wird die Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors für den Leerlauf unter Berücksichtigung der Schwingung, die durch den Kompressionsdruck verursacht wird, und der Schwingung, die durch die sich ändernde Drehzahl des Verbrennungsmotors verursacht wird, eingestellt.
  • Wenn der Betriebsbereich des Verbrennungsmotors sich von dem ersten Betriebsbereich I in den zweiten Betriebsbereich II geändert hat, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 17 in einer schrittartigen Weise aus einer annähernd zu zwei Drittel geöffneten Position in die gänzlich geöffnete Position erhöht. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel wird die EGR-Rate in einer schrittartigen Weise von ungefähr 70% auf 40% verringert, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird in einer schrittartigen Weise erhöht. Somit überspringt die EGR-Rate einen Bereich, bei dem Rauch in großer Menge erzeugt (wie dies in 5 gezeigt ist), so dass die Erzeugung einer großen Menge an Rauch zu dem Zeitpunkt der Änderung des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors von dem ersten Betriebsbereich I in den zweiten Betriebsbereich II vermieden wird.
  • In dem zweiten Betriebsbereich II wird der Verbrennungsmodus ausgeführt, der bei dem Stand der Technik ausgeführt wird. In dem zweiten Betriebsbereich II wird das Drosselventil 17 in dem gänzlich geöffneten Zustand mit Ausnahme für den Teil des Bereichs II gehalten, und die Öffnung des EGR-Steuerventils 23 wird allmählich mit der Zunahme der erforderlichen Last L verringert. In diesem Betriebsbereich II nimmt die EGR-Rate mit der Zunahme der erforderlichen Last L ab und nimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Zunahme der erforderlichen Last L ab. Jedoch sollte beachtet werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines mageren Bereiches selbst dann gehalten wird, wenn die erforderliche Last L zunimmt. In dem zweiten Betriebsbereich II ist die Einspritzstartzeit θS in der Nähe des oberen Todpunktes bei Kompression TDC eingestellt.
  • 10A zeigt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F während des ersten Betriebsbereichs I. In 10A sind mit den als A/F = 16,5, A/F = 16, A/F = 17 und A/F = 18 dargestellten Kurven die Fälle gezeigt, bei denen das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf 15,5, 16, 17 beziehungsweise 18 eingestellt ist, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen den Kurven ist proportional bestimmt. Wie dies in 10A gezeigt ist, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager während des ersten Betriebsbereichs I. Darüber hinaus wird in dem ersten Betriebsbereich I das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F erhöht, dass es sogar magerer ist, wenn die erforderliche Last L verringert wird. Genauer gesagt wird die Menge an Wärme, die bei der Verbrennung erzeugt wird, verringert, wenn die erforderliche Last L kleiner wird. Wenn die erforderliche Last L verringert wird, wird daher eine Verbrennung bei niedriger Temperatur selbst dann ausgeführt, wenn die EGR-Rate kleiner ist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nimmt mit der Verringerung der EGR-Rate zu, und daher nimmt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F mit der Abnahme der erforderlichen Last L zu, wie dies in 10A gezeigt ist. Die Kraftstoffverbrauchsrate verbessert sich, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F höher wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F bei einer Abnahme der erforderlichen Last L so erhöht, dass das sich ergebende Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so mager wie möglich wird.
  • Das in 10A dargestellte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 10B gezeigt ist, zuvor gespeichert. Außerdem werden die Zielöffnungsgrade ST des Drosselventils 17, die erforderlich sind, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen A/F zu bringen, wie dies in 10A gezeigt ist, in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 11A gezeigt ist, zuvor gespeichert. Die Zielöffnungsgrade SE des EGR-Steuerventils 25, die erforderlich sind, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen A/F zu bringen, wie dies in 10A gezeigt ist, werden in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 11B gezeigt ist, zuvor gespeichert.
  • 12A zeigt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, das dann eingestellt wird, wenn der zweite Verbrennungsmodus oder der Normalverbrennungsmodus auf der Grundlage des herkömmlichen Verbrennungsverfahrens ausgeführt wird. In 12A zeigen die mit A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45 und A/F = 60 dargestellten Kurven, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich wie 24, 35, 45 beziehungsweise 60 ist. Die in 12A dargestellten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse A/F werden in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 12B gezeigt ist, zuvor gespeichert. Außerdem werden die Zielöffnungsgerade SD des Drosselventils 17, die erforderlich sind, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen A/F, wie dies in 12A gezeigt ist, zu bringen, in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 13A gezeigt ist, zuvor gespeichert. Die Zielöffnungsgrade SE des EGR-Steuerventils 25, die erforderlich sind, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen A/F zu bringen, wie dies in 12A gezeigt ist, werden in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 13B gezeigt ist, zuvor gespeichert.
  • Während des zweiten Verbrennungsmodus wird die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff auf der Grundlage der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors berechnen. Die Mengen an eingespritztem Kraftstoff Q werden in dem ROM 32 in der Form einer Tabelle als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors, wie dies in 14 gezeigt ist, zuvor gespeichert.
  • Eine Steuerroutine für ein Steuern eines Betriebs des vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotors ist nachstehend unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 15 wird anfänglich der Schritt 100 ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine Marke I, die anzeigt, dass der gegenwärtige Verbrennungsmotorbetriebszustand im ersten Betriebsbereich I ist, gesetzt worden ist. Wenn die Marke I gesetzt worden ist, das heißt wenn der gegenwärtige Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem ersten Betriebsbereich I ist, geht der Prozess zu dem Schritt 101 weiter, bei dem bestimmt wird, ob die erforderliche Last L die erste Grenze X(N) erreicht hat. Wenn L ≤ X(N) der Fall ist, geht der Prozess zu dem Schritt 103 weiter, bei dem der erste Verbrennungsmodus (Verbrennung bei niedriger Temperatur) ausgeführt wird. Wenn andererseits bei dem Schritt 101 bestimmt wird, dass L > X(N) der Fall ist, geht der Prozess zu dem Schritt 102 weiter, bei dem die Marke I gelöscht wird. Anschließend geht der Prozess zu dem Schritt 110 weiter und der zweite Verbrennungsmodus (die normale Verbrennung gemäß dem herkömmlichen Verbrennungsverfahren) wird ausgeführt.
  • Wenn bei dem Schritt 100 bestimmt wird, dass die Marke I nicht gesetzt worden ist, das heißt wenn der gegenwärtige Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem zweiten Betriebsbereich II ist, geht der Prozess zu dem Schritt 108 weiter, bei dem bestimmt wird, ob die erforderliche Last L niedriger als die zweite Grenze Y(N) geworden ist. Wenn L ≥ X(N) der Fall ist, geht der Prozess zu dem Schritt 110 weiter, bei dem der zweite Verbrennungsmodus ausgeführt wird. Wenn bei dem Schritt 108 bestimmt wird, dass L < Y(N) der Fall ist, geht andererseits der Prozess zu dem Schritt 109 weiter, bei dem die Marke I gesetzt wird. Anschließend geht der Prozess zu dem Schritt 103 weiter, bei dem der erste Verbrennungsmodus ausgeführt wird.
  • Bei dem Schritt 103 wird ein Zielöffnungsbetrag ST des Drosselventils 17 aus der in 11A gezeigten Tabelle berechnet, und der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 wird auf den berechneten Zielöffnungsbetrag ST gesteuert. Anschließend wird bei dem Schritt 104 ein Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 aus der in 11B gezeigten Tabelle berechnet, und der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 wird auf den berechneten Zielöffnungsbetrag SE gesteuert. Anschließend wird bei dem Schritt 105 der Massenstrom der Einlassluft (nachstehend ist dieser einfach als "Einlassluftströmungsrate") Ga, der durch die Massenstrommesseinrichtung 17a erfasst wird, gelesen. Dem Schritt 105 folgt der Schritt 106, bei dem ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F aus der in 10B gezeigten Tabelle berechnet wird. Anschließend wird bei dem Schritt 107 die Menge an eingespritzten Kraftstoff Q, die erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F zu gestalten, aus der Einlassluftströmungsrate Ga und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F berechnet.
  • Wenn die erforderliche Last L oder die Drehzahl N des Verbrennungsmotors sich ändert, während die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, werden der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 und der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 sofort gleich den jeweiligen Zielöffnungsbeträgen ST, SE gestaltet, die gemäß der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors eingestellt sind. Wenn beispielsweise die erforderliche Last L zunimmt, wird die Menge an in die Verbrennungskammer 5 gesaugter Luft sofort erhöht, so dass das durch den Verbrennungsmotor erzeugte Moment sofort zunimmt. Wenn der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 oder der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 sich so ändert, dass die Einlassluftströmungsrate Ga sich ändert, wird die Änderung der Einlassluftströmungsrate Ga durch die Massenstrommesseinrichtung 17a erfasst. Auf der Grundlage der erfassten Einlassluftströmungsrate Ga wird die Menge an eingespritzten Kraftstoff Q gesteuert. Somit wird die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff geändert, nachdem die Einlassluftströmungsrate Ga sich tatsächlich geändert hat.
  • Bei dem Schritt 110 wird andererseits eine Zielkraftstoffeinspritzmenge Q aus der in 14 gezeigten Tabelle berechnet, und die Menge an eingespritztem Kraftstoff wird auf die berechnete Zielkraftstoffeinspritzmenge Q gesteuert. Anschließend wird bei dem Schritt 111 ein Zielöffnungsbetrag ST des Drosselventils 17 aus der in 13A gezeigten Tabelle berechnet. Anschließend wird bei dem Schritt 112 ein Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 aus der in 13B gezeigten Tabelle berechnet, und der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 wird auf den berechneten Zielöffnungsbetrag SE gesteuert. Anschließend wird bei dem Schritt 113 die durch die Massenstrommesseinrichtung 17a erfasste Einlassluftströmungsrate Ga gelesen oder durch die ECU 30 empfangen.
  • Bei dem Schritt 114 wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R aus der Menge Q an eingespritztem Kraftstoff und der Einlassluftströmungsrate Ga berechnet. Anschließend wird bei dem Schritt 115 ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F aus der Tabelle berechnet, die in 12B dargestellt ist. Dem Schritt 115 folgt der Schritt 116, bei dem bestimmt wird, ob das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R größer als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F ist. Wenn (A/F)R > A/F der Fall ist, geht der Prozess zu dem Schritt 117 weiter, bei dem ein Korrekturwert ΔST der Drosselöffnung um einen konstanten Wert α verringert wird. Das heißt der konstante Wert α wird von dem Korrekturwert ΔST, der bei dem letzten Steuerzyklus verwendet worden ist, subtrahiert, wodurch der Korrekturwert ΔST auf den neuesten Stand gebracht wird. Dann geht der Prozess mit dem Schritt 119 weiter. Wenn andererseits (A/F)R ≤ A/F der Fall ist, geht der Prozess zu dem Schritt 118 weiter, bei dem Korrekturwert ΔST der Drosselöffnung um den konstanten Wert α erhöht wird. Das heißt der konstante Wert α wird zu dem Korrekturwert ΔST, der bei dem letzten Steuerzyklus verwendet worden ist, hinzuaddiert, wodurch der Korrekturwert ΔST auf den neuesten Stand gebracht wird. Dann geht der Prozess zu dem Schritt 119 weiter. Bei dem Schritt 119 wird ein Endzielöffnungsbetrag ST des Drosselventils 17 berechnet, indem der Korrekturwert ΔST zu dem Zielöffnungsbetrag ST hinzuaddiert wird, und der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 wird auf den Endzielöffnungsbetrag ST gesteuert. Das heißt der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 wird so gesteuert, dass das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird.
  • Wenn die erforderliche Last L oder die Drehzahl N des Verbrennungsmotors sich ändert, während der zweite Verbrennungsmodus ausgeführt wird, wird die Menge an eingespritztem Kraftstoff sofort gleich der Zielkraftstoffeinspritzmenge Q gestaltet, die in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L und der Drehzahl N des Verbrennungsmotors eingestellt ist. Wenn beispielsweise die erforderliche Last L zunimmt, wird die Menge an eingespritztem Kraftstoff sofort erhöht, so dass das durch den Verbrennungsmotor erzeugte Moment sofort zunimmt. Wenn die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff zunimmt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F abweicht, wird der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 so gesteuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird. Das heißt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird geändert, nachdem die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff sich geändert hat.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff in einer Weise einer offenen Schleife dann gesteuert, wenn der Verbrennungsmotor bei dem Verbrennungsmodus mit niedriger Temperatur arbeitet, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird gesteuert, indem der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 dann geändert wird, wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors in dem zweiten Verbrennungsmodus (oder dem herkömmlichen Verbrennungsmodus) ist. Jedoch ist es möglich, die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff auf der Grundlage des Ausgabesignals von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23a bei dem Verbrennungsmodus mit niedriger Temperatur per Rückführung zu steuern, und es ist außerdem möglich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, indem der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 bei dem zweiten Verbrennungsmodus oder herkömmlichen Verbrennungsmodus geändert wird.
  • 16 zeigt eine Darstellung der Beziehungen der EGR-Rate zu der Temperatur des Mittelbettes des Rohrkatalysators, der Temperatur des Mittelbettes des Katalysators, der Abgastemperatur, des Rauches und des Unterdruckes in dem Einlassrohr, wenn die erforderliche Last gering ist und die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F gleich 15 ist. Bei dem Beispiel von 16 wird der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 in Übereinstimmung mit der EGR-Rate so geändert, dass die Menge an Einlassluft unverändert bleibt, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird unabhängig von den Änderungen bei der EGR-Rate konstant gehalten. Wie dies in 16 gezeigt ist, nimmt, wenn die EGR-Rate geringer wird und der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 geringer wird, der Unterdruck im Einlassrohr zu und der Pumpverlust nimmt zu. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des Abgases höher und die Temperatur des Mittelbettes des Rohrkatalysators 26a wird höher im Vergleich zu dem Fall, bei dem die EGR-Rate relativ hoch ist. Wenn die EGR-Rate verringert wird und der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 verringert wird, wird die Einlassluftströmungsrate konstant gehalten, jedoch nimmt die Menge an durch den Katalysator 22 tretenden Abgas ab, da die Menge an EGR-Gas geringer wird. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des Mittelbettes des Katalysators 22 höher im Vergleich zu dem Fall, bei dem die EGR-Rate relativ hoch ist.
  • Die 17A und 17B zeigen Darstellungen zum Zwecke des Vergleichs, wobei ein Fall dargestellt ist, bei dem das EGR-Steuerventil vollständig offen gehalten ist, und ein Fall dargestellt ist, bei dem der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils verringert ist, wobei dies unter den Bedingungen geschieht, dass die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich von 15 nach 14 ändert. Wie dies in 17A gezeigt ist, nimmt, wenn der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 geringer wird und das EGR-Steuerventil 25 bei der vollständig offenen Position gehalten wird, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F von 15 nach 14 während der Verbrennung bei niedriger Temperatur ändert, der Unterdruck im Einlassrohr zu und daher nimmt die Menge an EGR-Gas zu. Als ein Ergebnis wird der Rohrkatalysator 26a durch das durch diesen hindurchtretende EGR-Gas gekühlt, und die Temperatur des Rohrkatalysators 26a wird geringer. Darüber hinaus werden die SOF-Komponenten an dem Rohrkatalysator 26a abgelagert, wodurch das Auftreten der katalytischen Reaktionen an dem Rohrkatalysator 26a weniger wahrscheinlich wird und die Temperatur des von dem Rohrkatalysator 26a abgegebenen Gases geringer wird. Wenn andererseits, wie dies in 17B dargestellt ist, der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 verringert wird und der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 ebenfalls geringer wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich von 15 nach 14 während der Verbrennung bei niedriger Temperatur ändert, nimmt die Temperatur des Abgases zu, wenn der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 abnimmt. Da in diesem Fall der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 geringer wird, nimmt die Menge an EGR-Gas nicht zu. Daher wird der Rohrkatalysator 26a nicht durch das EGR-Gas gekühlt, und die Temperatur des Mittelbettes von dem Rohrkatalysator 26a wird nicht verringert. Als ein Ergebnis werden die SOF-Komponenten nicht an dem Rohrkatalysator 26a abgelagert, und bei dem Katalysator 26a wird die Wiederherstellung fortgesetzt, so dass die katalytischen Reaktionen bei dem Rohrkatalysator 26a aufrechterhalten bleiben. Demgemäß wird die Temperatur des Gases, das von dem Rohrkatalysator 26a abgegeben wird, nicht verringert.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm von einem Steuerverfahren zum Unterdrücken der SOF-Vergiftung des Rohrkatalysators 26a. Wie dies in 18 dargestellt ist, wird bei dem Start dieser Routine der Schritt 200 anfänglich ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor bei derartigen Bedingungen betrieben wird, die ermöglichen, dass die Verbrennung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird. Wenn eine bestätigende Entscheidung „JA" bei dem Schritt 200 erhalten wird, geht der Prozess zu dem Schritt 201 weiter. Wenn bei dem Schritt 200 ein „NEIN" erhalten wird, endet diese Routine. Bei dem Schritt 201 wird bestimmt, ob eine Anforderung an einem Schalten oder Ändern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis vorliegt. Wenn „JA" bei dem Schritt 201 erhalten wird, geht der Prozess zu dem Schritt 202 weiter. Wenn bei dem Schritt 201 „NEIN" erhalten wird, endet diese Routine. Bei dem Schritt 202 wird der Zielöffnungsbetrag ST des Drosselventils 17 verringert, um den Pumpverlust zu erhöhen und die Temperatur des Abgases zu erhöhen. Anschließend wird bei dem Schritt 203 der Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 verringert, um zu verhindern, dass die Menge an EGR-Gas zunimmt, wenn der Öffnungsbetrag des Drosselventils 17 abnimmt und der Unterdruck des Einlassrohrs zunimmt. Bei einem abgewandelten Beispiel von diesem Ausführungsbeispiel werden die Schritte 202 und 203 lediglich dann ausgeführt, wenn zu erwarten ist, dass die Temperatur des Rohrkatalysators 26a in einem derartigen Ausmaß abnimmt, dass die katalytischen Reaktionen bei dem Rohrkatalysator 26a unzureichend werden.
  • Die 19A bis 19C zeigen Darstellungen von den Beziehungen zwischen dem Verringerungsbetrag des Zielöffnungsbetrages SE und der erforderlichen Last L der Drehzahl N des Verbrennungsmotors bzw. von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F. Wie dies in 19A dargestellt ist, ist, wenn der Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 bei dem in 18 gezeigten Schritt 203 verringert wird, der Verringerungsbetrag von dem Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 so eingestellt, dass er zunimmt, wenn die erforderliche Last L abnimmt. Außerdem ist, wie dies in 19B dargestellt ist, der Verringerungsbetrag von dem Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 so eingestellt, dass er zunimmt, wenn die Drehzahl N des Verbrennungsmotors zunimmt. Darüber hinaus nimmt, wie dies in 19C dargestellt ist, der Verringerungsbetrag von dem Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 zu, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite hin verschoben wird.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dies in 18 dargestellt ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben wird, wenn der Verbrennungsmotor in dem Verbrennungsmodus bei niedriger Temperatur arbeitet, der Zielöffnungsbetrag ST des Drosselventils 17 verringert und der Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 wird verringert im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben worden ist. Durch ein Verringern des Öffnungsbetrages des Drosselventils 17 wird der Pumpverlust so erhöht, dass die Abgastemperatur erhöht werden kann. Darüber hinaus wird der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 so verringert, dass verhindert wird, dass die Menge an EGR-Gas bei einer Verringerung des Öffnungsbetrages von dem Drosselventil 17 zunimmt. Dies ermöglicht ein Unterdrücken der Verringerung der Temperatur der Verbrennung und ein Unterdrücken der Verringerung der Temperatur des EGR-Gases. Folglich ist es möglich, eine Verringerung der Temperatur des Rohrkatalysators 26a zu unterdrücken und somit im Wesentlichen die SOF-Vergiftung des Rohrkatalysators 26a zu verhindern.
  • Darüber hinaus wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Verringerungsbetrag bei dem Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 erhöht, wenn die erforderliche Last L abnimmt, wie dies in 19A dargestellt ist. Da es wahrscheinlicher wird, dass die Temperatur der Verbrennung abnimmt, wenn die erforderliche Last L geringer wird, wird der Verringerungsbetrag des Öffnungsbetrages von dem EGR-Steuerventil 25 erhöht, wenn die erforderliche Last L abnimmt. Dies ermöglicht, dass verhindert wird, dass der Rohrkatalysator 26a an einer SOF-Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Verringerung der Verbrennungstemperatur bei einer Verringerung der erforderlichen Last L leidet.
  • Darüber hinaus wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Verringerungsbetrag bei dem Zielöffnungsbetrag SE des EGR-Steuerventils 25 erhöht, wenn die Drehzahl N des Verbrennungsmotors zunimmt, wie dies in 19B dargestellt ist. Da der Unterdruck des Einlassrohrs zunimmt und es wahrscheinlicher ist, dass die Menge des EGR-Gases zunimmt, wenn die Drehzahl N des Verbrennungsmotors höher wird, wird der Verringerungsbetrag bei dem Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 erhöht, wenn die Drehzahl N des Verbrennungsmotors zunimmt. Dies ermöglicht, dass verhindert wird, dass der Rohrkatalysator 26a an einer SOF-Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Zunahme bei der Menge des EGR-Gases, die von einer Zunahme der Drehzahl N des Verbrennungsmotors herrührt, leidet.
  • Darüber hinaus wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Verringerungsbetrag bei dem Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetten Seite verschoben wird, wie dies in 19C dargestellt ist. Da es wahrscheinlicher wird, dass die Temperatur der Verbrennung abnimmt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben wird, wird der Verringerungsbetrag bei dem Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 25 erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetten Seite verschoben wird. Dies ermöglicht, dass verhindert wird, dass der Rohrkatalysator 26a an einer SOF- Vergiftung aufgrund einer ansonsten möglichen Verringerung bei der Verbrennungstemperatur, die von einer Verschiebung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu der fetteren Seite hin herrührt, leidet.
  • Ein Verbrennungsmotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend beschrieben. 20 zeigt eine schematische Darstellung von dem Aufbau des Verbrennungsmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie dies in 20 dargestellt ist, ist der Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen der gleiche wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel dazu in der Lage, im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufzuzeigen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass ein zweiter EGR-Kanal 1024 parallel zu dem EGR-Kanal 24 vorgesehen ist, und der zweite EGR-Kanal 1024 ist mit einem zweiten EGR-Steuerventil 1025 versehen, das durch einen Schrittmotor 1025a angetrieben wird. Wenn die erforderliche Last L gering ist, wird das EGR-Gas dazu gebracht, dass es eher durch den zweiten EGR-Kanal 1024 als durch den EGR-Kanal 24 strömt. Das heißt das EGR-Gas tritt nicht durch den EGR-Kühler bzw. die EGR-Kühleinrichtung 26. Als ein Ergebnis wird selbst dann, wenn die erforderliche Last L gering ist, ein EGR-Gas mit einer relativ hohen Temperatur in die Verbrennungskammer 5 geliefert, so dass eine relativ hohe Verbrennungstemperatur gehalten wird.
  • Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauarten beschränkt ist.

Claims (9)

  1. Verbrennungsmotor, bei dem ein Abgasrezirkulationssteuerventil (25) in einem Abgasrezirkulationskanal (24) angeordnet ist, durch den ein Abgas, das von einer Verbrennungskammer (5) abgegeben wird, in einen Einlasskanal (12, 8) des Motors rezirkuliert, wobei ein Katalysator (26a), der rezirkulierendes Abgas reinigt, in dem Abgasrezirkulationskanal (24) angeordnet ist, und ein Drosselventil (17) in dem Einlasskanal angeordnet ist, und wobei eine Menge an Ruß, der erzeugt wird, allmählich zunimmt und einen Spitzenwert erreicht, wenn eine Menge des rezirkulierenden Abgases, das zu der Verbrennungskammer geliefert wird, zunimmt, und wenn die Menge des rezirkulierenden Abgases, die zu der Verbrennungskammer geliefert wird, weiter zunimmt, eine Temperatur des Kraftstoffes und des umgebenden Gases zu dem Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als Temperaturen werden, die eine Erzeugung von Ruß ermöglichen, wobei der Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmodus arbeiten kann, bei dem die Menge des rezirkulierenden Abgases, das zu der Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene des rezirkulierenden Abgases ist, mit dem die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht, und annähernd kein Ruß erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils (25) verringert ist, und ein Öffnungsbetrag des Drosselventils (17) verringert ist, wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird, während der Motor in dem Verbrennungsmodus arbeitet, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis nicht zu der fetten Seite des stöchiometrischen Verhältnisses geschaltet ist.
  2. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) weiter verringert ist bei einer Verringerung der Belastung des Verbrennungsmotors.
  3. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) weiter verringert ist bei einer Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  4. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) weiter verringert ist, wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben wird.
  5. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Kühler (26) um den Abgasrezirkulationskanal (24) herum angeordnet ist, ein zweiter Rezirkulationskanal (1024) parallel zu dem Abgasrezirkulationskanal (24) ausgebildet ist, und ein zweites Abgasrezirkulationssteuerventil (1025) in dem zweiten Abgasrezirkulationskanal (1024) angeordnet ist, durch den das von der Verbrennungskammer (5) abgegebene Abgas in den Einlasskanal (8) rezirkuliert, ohne durch den Kühler (26) zu treten.
  6. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, bei dem ein Abgasrezirkulationssteuerventil (25) in einem Abgasrezirkulationskanal (24) angeordnet ist, durch den ein von einer Verbrennungskammer (5) abgegebenes Abgas in einen Einlasskanal (12, 8) des Verbrennungsmotors rezirkuliert, wobei ein Katalysator (26a), der rezirkulierendes Abgas reinigt, in dem Abgasrezirkulationskanal angeordnet ist, und ein Drosselventil (17) in dem Einlasskanal angeordnet ist, und wobei eine Menge an Ruß, der erzeugt wird, allmählich zunimmt und einen Spitzenwert erreicht, wenn eine Menge des zu der Verbrennungskammer gelieferten rezirkulierenden Abgases zunimmt, und wenn die Menge des zu der Verbrennungskammer gelieferten rezirkulierenden Abgases weiter zunimmt, eine Temperatur des Kraftstoffes und des umgebenden Gases zu dem Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als die Temperaturen wird, die eine Produktion von Ruß ermöglichen, wobei der Verbrennungsmotor dazu in der Lage ist, in einem Verbrennungsmodus zu arbeiten, bei dem die Menge des rezirkulierenden Abgases, die zu der Verbrennungskammer geliefert wird, größer als jene des rezirkulierenden Abgases ist, mit dem die Menge an erzeugtem Ruß einen Spitzenwert erreicht, und annähernd kein Ruß hergestellt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationssteuerventils (25) verkleinert wird und ein Öffnungsbetrag des Drosselventils (17) verkleinert wird, wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird, während der Verbrennungsmotor in dem Verbrennungsmodus arbeitet, bei dem annähernd kein Ruß erzeugt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis nicht zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) verringert wird bei einer Verringerung der Belastung von dem Verbrennungsmotor.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) weiter verringert wird bei einer Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Öffnungsbetrag des Abgasrezirkulationsventils (25) weiter verringert wird, wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der fetten Seite von dem stöchiometrischen Verhältnis geschaltet wird.
DE60108298T 2000-05-17 2001-05-16 Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung Expired - Lifetime DE60108298T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000149824A JP3552645B2 (ja) 2000-05-17 2000-05-17 内燃機関
JP2000149824 2000-05-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60108298D1 DE60108298D1 (de) 2005-02-17
DE60108298T2 true DE60108298T2 (de) 2005-12-22

Family

ID=18655621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60108298T Expired - Lifetime DE60108298T2 (de) 2000-05-17 2001-05-16 Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6634345B2 (de)
EP (1) EP1156201B1 (de)
JP (1) JP3552645B2 (de)
DE (1) DE60108298T2 (de)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003260101A1 (en) * 2002-08-21 2004-03-11 Honeywell International Inc. Egr system for turbocharged engines
WO2004025091A1 (ja) * 2002-09-10 2004-03-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の排気浄化装置
KR100721321B1 (ko) * 2002-10-16 2007-05-25 미츠비시 후소 트럭 앤드 버스 코포레이션 내연기관의 배기정화장치
US7013879B2 (en) * 2003-11-17 2006-03-21 Honeywell International, Inc. Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine
US7155331B1 (en) 2003-12-15 2006-12-26 Donaldson Company, Inc. Method of prediction of NOx mass flow in exhaust
JP2005256804A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005344677A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp エンジンの制御装置
US7316541B2 (en) * 2004-08-19 2008-01-08 Black & Decker Inc. Engine-powered air compressor with a controller for low oil condition
US8463529B2 (en) * 2004-09-17 2013-06-11 Eaton Corporation System and method of operating internal combustion engines at fuel rich low-temperature- combustion mode as an on-board reformer for solid oxide fuel cell-powered vehicles
JP4367335B2 (ja) * 2004-12-27 2009-11-18 日産自動車株式会社 エンジンの制御装置。
JP4713147B2 (ja) * 2004-12-27 2011-06-29 日産自動車株式会社 エンジンの制御装置
JP3928642B2 (ja) * 2005-01-18 2007-06-13 いすゞ自動車株式会社 Ｅｇｒ装置
GB0514851D0 (en) * 2005-07-20 2005-08-24 Au Yeung Chi F Casino dual-symbol card game
DE102005049309A1 (de) * 2005-10-12 2007-04-19 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine
JP4140636B2 (ja) * 2006-04-10 2008-08-27 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4741987B2 (ja) * 2006-06-30 2011-08-10 本田技研工業株式会社 圧縮自己着火内燃機関の制御方法
FR2910058B1 (fr) * 2006-12-14 2011-03-04 Renault Sas Procede de limitation de bruit d'admission d'air produit a la fin de la regeneration du systeme de post-traitement des gaz d'echappement
US20080155964A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Caterpillar Inc. Engine control system based on soot loading
GB0626038D0 (en) * 2006-12-30 2007-02-07 Au Yeung Chi F Common-hand all games
JP2008180185A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Hitachi Ltd エンジンの排気還流制御装置
JP2008215112A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンシステム及びその制御方法
US8437943B2 (en) * 2010-01-28 2013-05-07 Deere & Company NOx control during load increases
JP4911249B2 (ja) * 2010-04-12 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN103180586B (zh) * 2010-10-26 2016-02-03 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
GB2503726A (en) * 2012-07-05 2014-01-08 Gm Global Tech Operations Inc Internal combustion engine having EGR cooler bypass circuit and bypass control valve
US20160032873A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Richard Eckhardt Reducing fuel consumption of spark ignition engines
WO2014204924A2 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Nichols Larry Daniel Reduced diesel fuel consumption using monatomic oxygen
JP5997754B2 (ja) * 2014-11-28 2016-09-28 富士重工業株式会社 エンジンシステムの制御装置
US10794336B2 (en) * 2016-04-14 2020-10-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an exhaust gas recirculation cooler
JP6589938B2 (ja) * 2017-06-02 2019-10-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN110529270A (zh) * 2019-08-22 2019-12-03 一汽解放汽车有限公司 一种发动机排气升温系统的控制方法
CN111911304B (zh) * 2020-08-21 2022-01-04 安徽江淮汽车集团股份有限公司 电子节气门控制系统及方法
JP7533649B1 (ja) 2023-02-22 2024-08-14 いすゞ自動車株式会社 駆動システム
JP7485124B1 (ja) 2023-02-24 2024-05-16 いすゞ自動車株式会社 制御装置、車両、および制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627943A (ja) 1985-07-03 1987-01-14 Nissan Motor Co Ltd デイ−ゼルエンジンの排気還流装置
JP3116876B2 (ja) 1997-05-21 2000-12-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP3094974B2 (ja) 1997-09-16 2000-10-03 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関
JP3551769B2 (ja) 1998-06-22 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US6152118A (en) 1998-06-22 2000-11-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JP2000087809A (ja) 1998-09-09 2000-03-28 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの制御装置
JP3356075B2 (ja) 1998-09-24 2002-12-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
EP1167707B1 (de) * 2000-06-29 2004-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE60108298D1 (de) 2005-02-17
JP3552645B2 (ja) 2004-08-11
JP2001329902A (ja) 2001-11-30
EP1156201A2 (de) 2001-11-21
US6634345B2 (en) 2003-10-21
US20010054416A1 (en) 2001-12-27
EP1156201A3 (de) 2003-04-16
EP1156201B1 (de) 2005-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60108298T2 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung
DE69820167T2 (de) Steuerung für Verbrennung und Abgasrückführung in einer Brennkraftmaschine
DE60108006T2 (de) Brennkraftmaschine und Methode für Abgasrückführung
DE69819651T2 (de) Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE69926700T2 (de) Brennkraftmaschine
DE60011157T2 (de) Brennkraftmaschine
DE69921440T2 (de) Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine mit direkteinspritzung
DE60306743T2 (de) Motorsteuerung zum Erreichen einer schnelleren Erwärmung des Katalysators
DE102010046897B4 (de) Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters für einen Direkteinspritzmotor
DE102004004534B4 (de) System für einen motor mit abgasrückführung
DE69809492T2 (de) Brennkraftmaschine
DE60203157T2 (de) Abgasemissionssteuerung
DE102011002461B4 (de) Doppel-Drossel zur verbesserten Tip-out-Stabilität in einem aufgeladenen Motorsystem
DE69915921T2 (de) Brennkraftmaschine
DE69905111T2 (de) Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE69820401T2 (de) Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung
DE69722527T2 (de) Steuereinrichtung für Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder
DE69835059T2 (de) Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE102010046751A1 (de) Verfahren zum Anpassen von Ladedruck während Regenerieren eines Partikelfilters für einen Direkteinspritzmotor
DE102010046749A1 (de) Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters für einen geladenen Direkteinspritzmotor
DE102004044732A1 (de) Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor
DE102010046900A1 (de) System zur Regeneration eines Partikelfilters und zur Kontrolle eines EGR
DE102013001112B4 (de) Steuervorrichtung eines Dieselmotors mit Turbolader, Dieselmotor, Verfahrenzum Steuern eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt
DE102011006056A1 (de) Interne und externe Niederdruck-Agr für aufgeladene Motoren
DE102018006318B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung eines Motors, Fahrzeugmotor, welcher eine Abgasreinigungsvorrichtung enthält, und Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition