DE69905111T2

DE69905111T2 - Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69905111T2
Application number: DE69905111T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hayashibara; Hideki Hosoya; Ryoji Kagawa; Tomoaki Saito; Yasuyuki Terazawa; Tomomi Watanabe; Katsuaki Yasutomi
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP3985083B2; EP0990788B1; EP0990788A2; ES2190630T3; DE69905111D1; EP0990788A3; JP2000170585A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem für einen Motor und genauer auf ein Abgasreinigungssystem, welches mit einem Kraftstoffeinspritz-Regel- bzw. -Steuermerkmal ausgerüstet ist, welches geeignet an einem Zylindereinspritzungs-Fremd- bzw. -Funkenzündungstyp eines Dieselmotors installiert ist.
Typischerweise sind Dreiweg-Katalysatoren als ein katalytischer Konverter bzw. Wandler bekannt, welcher gleichzeitig und sehr effizient Niveaus von HC-, CO- und NOx- Emissionen in einem Abgas von einer Verbrennungskraftmaschine absenkt, um das Abgas bei einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu reinigen. In Benzinmotoren wird dieser katalytische Dreiweg-Wandler verwendet und zur selben Zeit wird eine Kraftstoffeinspritzungs-Regelung bzw. -Steuerung allgemein durchgeführt, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den meisten Betriebsbereichen mit Ausnahme eines Bereichs bzw. einer Region voller Last und dgl. zu regeln bzw. zu steuern. Ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis eines Dieselmotors ist jedoch eingestellt bzw. festgelegt, um sich in einem extrem mageren (beispielsweise A/F ≥ 18) in jeglichen gewöhnlichen Betriebsbereichen bzw. -regionen zu befinden, so daß der katalytische Dreiweg- Wandler nicht verwendet werden kann. Darüber hinaus wird, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem mageren Zustand befindet, ein Sauerstoffgehalt in einem Abgas extrem hoch, so daß es schwierig ist, NOx-Emissionen ausreichend in einer derartigen Atmosphäre zu reduzieren und das Abgas zu reinigen.
Dementsprechend gibt es eine Technologie, welche ein sogenanntes NOx-Absorbens bzw. Absorptionsmittel verwendet, welches NOx-Emissionen in einer übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre bzw. übermäßig mit Sauerstoff konzentrierten Atmosphäre mit mehr als einem vorbestimmten Gehalt (beispielsweise 4%) an Sauerstoff in einem Abgas absorbiert und die absorbierten NOx-Emissionen abgibt bzw. freisetzt, wenn der Sauerstoffgehalt abnimmt. Es ist jedoch notwendig, ein sogenanntes Auffrischen durchzuführen, auf welches zurückgegriffen wird, um die absorbierten NOx- Emissionen freizusetzen, bevor die Absorptionskapazität abnimmt, da diese NOx-Absorbens bzw. -Absorptionsmittel eine niedrigere Absorptionskapazität aufgrund eines Anstiegs in der absorbierten Menge von NOx-Emissionen aufweist. In einem Abgasreinigungssystem für einen Dieselmotor, welches beispielsweise in der japanischen, nicht-geprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-212961 geoffenbart ist, wird unverbrannter Kraftstoff (Dieselöl) einem Abgas als ein reduzierendes Agens bzw. Mittel zugeführt, wenn das oben erwähnte Auffrischen durchgeführt werden muß, und der Sauerstoffgehalt des Abgases wird aufgrund des Verbrauchs von Sauerstoff durch das reduzierende bzw. Reduktionsmittel abgesenkt. Mit anderen Worten wird in diesem Fall eine geringe Menge an Kraftstoff von einem mittleren Expansionshub eines Zylinders zu einem Auslaßhub zusätzlich zu einem normalen Kraftstoffeinspritzvorgang durchgeführt. Dieser Kraftstoff wird durch ein verbranntes Gas hoher Temperatur in einer Verbrennungskammer aktiviert und starke, reduzierende Eigenschaften werden dann hinzugefügt, wodurch NOx-Emissionen von dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt bzw. abgegeben werden und ausreichend die NOx-Emissionen reduziert werden, um das Abgas zu reinigen.
Um die Generierung bzw. Erzeugung von NOx-Emissionen zu regeln bzw. steuern, welche eine Verbrennung von Kraftstoff begleiten, wird die Spitze einer Verbrennungsgastemperatur in der Verbrennungskammer allgemein durch ein teilweises Rezirkulieren des Abgases zu der Verbrennungskammer durch einen Abgasrezirkulationsdurchtritt abgesenkt, welcher wechselweise die Ansaug- bzw. Einlaß- und Auslaß- bzw. Abgassysteme eines Motors verbindet. In diesem Fall wird jedoch, wo das Abgas rezirkuliert wird, eine Kraftstoffeinspritzung von dem mittleren Expansionshub bzw. der Mitte des Expansionshubes zu dem Auslaßhub wie in den oben erwähnten Systemen gemäß dem Stand der Technik durchgeführt wird, eine große Menge an Kraftstoff, welcher geliefert bzw. zugeführt wird, in die Verbrennungskammer in dem nicht-verbrannten Zustand rezirkuliert, wodurch verschiedene Probleme bewirkt werden. Um diese Probleme zu verhindern bzw. zu vermeiden, wird in einem Abgasreinigungssystem für den Benzinmotor, welcher beispielsweise in der japanischen, nicht-geprüften Patentveroffentlichung Nr. 8-200045 geoffenbart ist, eine große Menge an nicht-verbranntem Kraftstoff an einer Rezirkulation gehindert, indem der Abgasrezirkulationsdurchtritt geschlossen wird, wenn eine Kraftstoffeinspritzung für ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels insbesondere in den Betriebsbereichen des Motors niedriger und mittlerer Last durchgeführt wird, wo eine große Abgasmenge zugelassen wird. Darüber hinaus wird in einem Abgasreinigungssystem für einen Dieselmotor, welches beispielsweise in der japanischen, nicht-geprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-279718 geoffenbart ist, im Gegensatz zu den zwei oben erwähnten Systemen gemäß dem Stand der Technik ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer periodisch umgeschaltet, um sich in einem fetten bzw. angereicherten Zustand für ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels zu befinden und zu dieser Zeit werden durch ein Reduzieren der Menge an Einlaßluft, welche in die Verbrennungskammer eingebracht wird, und ein Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge um eine komplementäre Menge, Fluktuationen eines Motorabtriebs bzw. einer Motorleistung, welche aufgrund des Abfalls in der Menge an Einlaßluft bewirkt werden, geregelt bzw. gesteuert.
In dem Fall der ersten zwei Systeme gemäß dem Stand der Technik, welche in den japanischen, nicht-geprüften Patentveröffentlichungen Nr. 6-212961 und 8-200045 beschrieben sind, wird jedoch Kraftstoff nach dem mittleren Expansionshub für ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels eingespritzt und der meiste Kraftstoff verbleibt unverbrannt und wird aus der Verbrennungskammer ausgebracht, so daß die Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs beträchtlich ist. In dem Fall des dritten Systems gemäß dem Stand der Technik, welches in der japanischen, nicht-geprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-279718 beschrieben ist, wird Kraftstoff periodisch mit einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt, welches jedoch vorübergehend ist, so daß wahrscheinlich ist, daß eine große Rauchmenge erzeugt wird. Um diese Nachteile von Motoren des Standes der Technik zu überwinden, wird ein Motor gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die vorliegende Erfindung hat als ihr erstes bzw. primäres Ziel, ein Abgasreinigungssystem für einen Dieselmotor zur Verfügung zu stellen, welches die NOx-Absorptionskapazität eines NOx-Absorbens bzw. -Absorptionsmittels zuverlässig stabil ohne eine beträchtliche Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit oder des Kraftstoffverbrauchs bei behält noch den Rauch erhöht, wobei dies durch Erfinden bzw. Bereitstellen einer Regelung bzw. Steuerung eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts während des Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels realisiert wird.
Um die oben erwähnten Ziele zu erreichen, beinhaltet das Abgasreinigungssystem der Erfindung ein NOx-Absorptionsmittel, welches in einem Abgasdurchtritt eines Motors installiert ist, welches NOx-Emissionen in einer übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre bzw. übermäßig mit Sauerstoff konzentrierten Atmosphäre absorbiert, in welcher eine Sauerstoffkonzentration im Abgas hoch ist, und eine Kraftstoffmenge über einige Zeitpunkte einer unterteilten Kraftstoffeinspritzung in einem Motorbetriebszustand sprüht bzw. einspritzt, wo das NOx-Absorptionsmittel NOx-Emissionen in Antwort auf einen Abfall in einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas freisetzt bzw. abgibt, mit anderen Worten, in einem Zustand, wo ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer nahe einem oder niedriger als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Insbesondere ist das Abgasreinigungssystem in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an einem Motor eines Typs installiert, welcher eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer von jedem einer Vielzahl von Zylindern auf weist und mit Abgasreinigungsmitteln bzw. -einrichtungen, wie beispielsweise einem NOx-Absorptionsmittel, ausgerüstet bzw. ausgestattet ist, welche in einem Abgasdurchtritt angeordnet sind, durch welchen Abgas von dem Motor ausgebracht wird, und einerseits NOx-Emissionen in einer übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre absorbiert und andererseits absorbierte NOx-Emissionen in Antwort auf einen Abfall in einer Sauerstoffkonzentration des Abgases abgibt bzw. freisetzt. Das Abgasreinigungssystem beinhaltet Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel, wie beispielsweise eine elektronische Regel- bzw. Steuereinheit, um eine Kraftstoff menge, welche durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einzuspritzen ist, in wenigstens zwei Teile bzw. Anteile zu unterteilen, welche zwischen dem Beginn eines Ansaug- bzw. Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Kompressions- bzw. Verdichtungshubes nachfolgend auf den Einlaßhub in einem Motorbetriebszustand eingespritzt werden, worin das Abgas eine Sauerstoffkonzentration davon niedriger als die exzessiv bzw. übermäßig konzentrierte Sauerstoffatmosphäre ändert. Der Ausdruck "Abfall in einer Sauerstoffkonzentration", welcher hier verwendet wird, soll sich auf ein Abfallen bzw. Absinken der Sauerstoffkonzentration des Abgases auf beispielsweise weniger als drei bis vier %, und vorzugsweise weniger als zwei % beziehen, wobei dies einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nahe bei oder reicher bzw. angereicherter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Der Ausdruck "übermäßig konzentrierte Sauerstoffatmosphäre bzw. übermäßig mit Sauerstoff konzentrierte Atmosphäre", welcher hier verwendet wird, soll einen mageren Zustand bedeuten und sich auf diesen beziehen, in welchem ein Abgas eine Sauerstoffkonzentration höher als ein bestimmtes Niveau, wie beispielsweise 4%, auf weist und welches einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas entspricht, welches sich auf einer mageren bzw. abgereicherten Seite und höher als dasjenige auf der angereicherten Seite befindet. Es sollte festgehalten werden, daß der Ausdruck "Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases" ein Verhältnis der Gesamtmenge an Luft, welche in den Abgasdurchtritt ausgebracht wird, relativ zu der Gesamtmenge an Kraftstoff, wel ehe in der Luft enthalten ist, bedeuten soll und sich auf dieses beziehen soll, welches mit einem Luft-Kraftstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer (einem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer) übereinstimmt, außer Sekundärluft und/oder Sekundärkraftstoff wird in den Abgasdurchtritt zugeführt.
Mit dem Abgasreinigungssystem absorbiert, wenn sich Abgas von dem Motor in einem mageren Zustand befindet, das NOx- Absorptionsmittel NOx-Emissionen in dem Abgas, um das Abgas zu reinigen. Andererseits wird in einem Motorbetriebszustand, wo Abgas von dem Motor einen angereicherten Zustand erreicht, die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, in wenigstens zwei Teile unterteilt und durch eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung mehr als zweimal zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub eingespritzt. Dann wird der Kraftstoff, welcher während eines Einlaßhubes eingespritzt wird, ausreichend und homogen in der Verbrennungskammer aufgrund eines Anstiegs im Volumen der Verbrennungskammer 4 gemeinsam mit einer Abwärtsbewegung eines Kolbens verteilt. Obwohl ein Teil des verteilten Kraftstoffs an der Wandoberfläche des Zylinders anliegt bzw. anhaftet, wird der Kraftstoff für den meisten Teil ausreichend verdampft und zerstäubt und mit Luft gemischt, wodurch eine sogenannte vorgemischte, magere Kraftstoffmischung in der gesamten Verbrennungskammer ausgebildet wird. Der Kraftstoff, welcher durch das Ende einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes eingespritzt wird, wird in ähnlicher Weise in einem relativ kleinen Bereich der Verbrennungskammer verteilt und wird ausreichend verdampft und zerstäubt und mit Luft gemischt. Dann wird der Kraftstoff, welcher sich an der Wandoberfläche des Zylinders angelegt hat, nachfolgend auf einen Anstieg im Zylinderdruck während einer zweiten Hälfte des Verdichtungshubes nachfolgend verdampft und zerstäubt. Kraftstoff gas reagiert zunehmend mit dem umgebenden Sauerstoff in der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung, um eine Reaktionshitze aufgrund des Fortschritts einer sogenannten kalten Flammenreaktion bzw. Kaltflammenreaktion zu erzeugen bzw. zu generieren. Die Temperatur der gesamten Verbrennungskammer steigt aufgrund der Reaktionshitze an, so daß der Kraftstoffsprühnebel in der erwärmten bzw. erhitzten Verbrennungskammer rasch verdampft und zerstäubt wird. Auf diese Weise wird der Kraftstoff, welcher während der zweiten Hälfte eines Kompressionshubes eingespritzt wird, nicht über die gesamte Verbrennungskammer verteilt, um eine überkonzentrierte, selbstentzündbare Kraftstoffmischung teilweise in einer homogenen, vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung auszubilden. Danach tritt, wenn bzw. da die Zylindertemperatur die Selbstentzündungstemperatur von Kraftstoff unmittelbar vor dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes erreicht, ein explosiver Fortschritt einer Verbrennung mit der überkonzentrierten Kraftstoffmischung als ein Kern bzw. Nukleus auf. In einem derartigen Verbrennungszustand wird, selbst wenn eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung mehr als üblich erhöht wird, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft- Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu liefern, ein Teil des Kraftstoffs in einem frühen Zustand eingespritzt und bildet eine vorgemischte, magere Kraftstoffmischung, so daß die überkonzentrierte Kraftstoffmischung in einen Zustand mit übermäßigem Kraftstoff gebracht wird. Zusätzlich wird, da eine Verdampfung und Zerstäubung von Kraftstoff und ein Mischen mit Luft der überkonzentrierten Kraftstoffmischung signifikant unter der Reaktionshitze der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung verbessert wer den, eine Erzeugung von Rauch beschränkt. In der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung werden, da der Kraftstoff und Sauerstoff verbraucht werden, wenn die Kaltflammenreaktion zunehmend fortschreitet, ein Verbrennungsdruck und eine Verbrennungstemperatur nicht übermäßig hoch, selbst während die explosive Verbrennung vor dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes auftritt, um dadurch eine Erzeugung von NOx-Emissionen zu begrenzen bzw. zu beschränken.
Daher wird mit dem Abgasreinigungssystem ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der gesamten Verbrennungskammer geregelt bzw. gesteuert, um nahe zu oder unterhalb des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu konvergieren, und selbst in einem Motorbetriebs zustand, wo Abgas von dem Motor reich bzw. angereichert ist, wird der Motor geregelt bzw. gesteuert, um nicht soviel Rauch wie die konventionellen Dieselmotoren zu erzeugen. Abgas, welches reich bzw. angereichert wird, unterstützt bzw. veranlaßt das NOx-Absorptionsmittel, NOx-Emissionen mit einem Effekt eines raschen Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels freizusetzen bzw. abzugeben. Da das Abgasreinigungs- Regel- bzw. -Steuersystem den Motor regelt bzw. steuert, um nicht-verbrannten Kraftstoff nicht soviel im Gegensatz zu den bekannten bzw. konventionellen Regel- bzw. Steuersystemen auszubringen, tritt keine signifikante Verschlechterung des-Kraftstoffverbrauchs auf. Mit anderen Worten kann die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels ohne ein Bereitstellen einer Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs und eines scharfen Anstiegs in der Rauchmenge aufrecht erhalten werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Abgasreinigungssystem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regel- bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer, um nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren bzw. sich diesem anzunähern, und Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel zum Einspritzen von Kraftstoff durch eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in die Verbrennungskammer liefern. Der Zustand, wo sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer nahe einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis befindet, bezieht sich auf ein Verhältnis, in welchem sich die Gesamtmenge an Luft, welche in die Verbrennungskammer gefüllt wurde, relativ zu der Gesamtmenge an Kraftstoff, welche in die Verbrennungskammer geliefert wurde, nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet.
Mit dem Abgasreinigungssystem regeln die Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer, daß es sich einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Betriebs des Motors annähert, und während ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases geregelt bzw. gesteuert wird, um nahe einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu werden, wird Kraftstoff durch eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, so daß dieselben Effekte und ein Betrieb des Abgasreinigungssystems gemäß der obigen Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus reduziert, da ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases dem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis angenähert wird, ein katalytischer Dreiweg-Katalysator, wenn er in dem Abgasdurchtritt installiert ist, NOx-Emissionen und deoxidiert diese, welche von dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt bzw. abgegeben werden, um ein Abgas zu reinigen.
Die Menge an Kraftstoff kann in zwei Teile für eine geteilte Kraftstoffeinspritzung unterteilt werden, nämlich eine erste bzw. primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes von jedem Zylinder durchgeführt wird, und eine zweite bzw. sekundäre Kraftstoffeinspritzung, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes vor dem Verdichtungs- bzw. Kompressionshub und dem Ende einer ersten Hälfte des Kompressionshubes durchgeführt wird. Ein Durchführen der sekundären Kraftstoffeinspritzung vor dem Ende der ersten Hälfte eines Kompressionshubes ermöglicht, daß Kraftstoff ausreichend verdampft und zerstäubt und dann mit Luft gemischt wird, woraus resultierend derselbe Betrieb und die Effekte wie der vorangehenden Ausführungsformen erzielt werden.
Die Menge an Kraftstoff für die sekundäre Kraftstoffeinspritzung kann 8 bis 23% der Kraftstoffmenge für die primäre Kraftstoffeinspritzung betragen. Wenn die Menge an Kraftstoff, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, zu gering ist, tritt ein Problem dahingehend auf, daß eine Verbesserung einer Verbrennung durch Reaktionshitze einer vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung nicht signifikant ist. Andererseits wird, wenn die Menge an Kraftstoff, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, zu groß ist, die vorgemischte, magere Kraftstoffmischung teilweise zu früh selbst entzündet, um dadurch eine sogenannte umge kehrte Antriebskraft zu erzeugen, welche eine Motorausgabe bzw. -leistung reduziert. Im Gegensatz dazu werden, wenn die Kraftstoff menge, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, zwischen 8 und 23%, vorzugsweise zwischen 10 und 20% der Menge an Kraftstoff liegt, welche durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, der Betrieb und die Effekte der vorangehenden Ausführungsformen ausreichend erzielt, ohne durch die obengenannten Probleme begleitet zu werden.
Die sekundäre Kraftstoffeinspritzung kann durchgeführt werden, nachdem das Auslaß- bzw. Abgasventil in einem Ansaug- bzw. Einlaßhub geschlossen ist, woraus resultierend die Kraftstoffmenge, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, daran gehindert wird, in den Abgasdurchtritt ausgetragen zu werden, ohne zu einer Verbrennung beizutragen.
Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel können ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer regeln bzw. steuern, um sich ungefähr einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern, während der Motor in einem Bereich hoher Motorlast arbeitet. Da der Motor ein Erfordernis für eine höhere Ausgabe bzw. Leistung in dem Bereich hoher Motorlast als in einem Bereich niedriger Motorlast aufweist, wird die Kraftstoffmenge erhöht, um das ungefähr stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu liefern, wodurch ausreichend die Motorleistung erhöht wird. Die Kraftstoffmenge, welche in dem Bereich hoher Motorlast eingespritzt wird, ist ziemlich groß. Daher beschränkt ein Ändern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu einer angereicherten Seite in Antwort auf einen Übergang in einer Motorbetriebsbedingung von dem Bereich niedriger Motorlast zu dem Bereich hoher Motorlast Fluktuationen der Motorleistung aufgrund von Änderungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und verbessert ein Gefühl eines angenehmen Fahrens.
Das Abgasreinigungssystem ist geeigneterweise an einem Direkteinspritzungs-Fremd- bzw. -Funkenzündungstyp eines Dieselmotors installiert. In einem derartigen Fall können die Abgasreinigungsmittel ein NOx-Absorptionsmittel umfassen, welches NOx-Emissionen in einer übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre absorbiert, in welcher sich eine Sauerstoffkonzentration auf einem hohen Niveau befindet, und absorbierte NOx-Emissionen in Antwort auf eine Abnahme in der Sauerstoffkonzentration des Abgases abgibt bzw. freisetzt. In einem Motorbetriebszustand, wo ein Abgas eine niedrigere Sauerstoffkonzentration als die übermäßig konzentrierte Sauerstoffatmosphäre zeigt, unterteilen die Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, in wenigstens zwei Teile für eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes eines Zylinders und einem Ende einer ersten Hälfte eines Expansionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub durchgeführt werden. Mit dem Abgasreinigungssystem wird Kraftstoff wenigstens zweimal durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und dem Ende einer ersten Hälfte eines Expansionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub in dem Motorbetriebszustand eingespritzt, wo sich Abgas von dem Dieselmotor auf einer fetten bzw. angereicherten Seite befindet. Dann werden derselbe Betrieb und die Effekte wie in der ersten Ausführungsform durch ein Verbrennen des Kraftstoffs erhalten, welcher zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub eingespritzt wird. Ein Ein spritzen von Kraftstoff zwischen nahezu dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes nachfolgend auf den Kompressionshub bewirkt, daß Kraftstoff rasch verteilt und in der Verbrennungskammer bei einer extrem hohen Temperatur und einem extrem hohen Druck verbrannt wird, um nicht soviel Rauch zu erzeugen, und darüber hinaus wird, da der Kraftstoff für den meisten Teil verbrannt wird, unverbrannter Kraftstoff nicht in einer solchen Menge ausgebracht. Zusätzlich nimmt, während, da ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in die Verbrennungskammer geliefert wird, eine Erzeugung von NOx-Emissionen beschränkt ist, die Menge an NOx- Emissionen in dem Abgas aufgrund eines Anstiegs in der Menge an nicht-verbranntem HC und CO in dem Abgas ab, welches aus einem Einspritzen von Kraftstoff zwischen nahezu dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes und der ersten Hälfte eines Expansionshubes und einer Reaktion des nicht- verbrannten HC und CO auf die NOx-Emissionen resultiert, um dadurch zu unterstützen bzw. zu veranlassen, daß das NOx- Absorptionsmittel NOx-Emissionen abgibt und rasch das NOx- Absorptionsmittel auffrischt. Daher wird das NOx-Absorptionsmittel rasch aufgefrischt, ohne durch eine scharfe Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs noch durch einen Anstieg in der Raucherzeugung begleitet zu sein, und wird gleichmäßig in einer NOx-Absorptionskapazität gehalten.
Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel können ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer eines bestimmten Zylinders regeln bzw. steuern, um sich einem Verhältnis auf einer angereicherten Seite des ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder niedriger als das ungefähr stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis anzunähern, und die Kraftstoffein spritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel spritzen Kraftstoff durch eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder ein, in welchem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer geregelt bzw. gesteuert wird, um sich einem Verhältnis an einer angereicherten Seite anzunähern. Mit dem Abgasreinigungssystem werden derselbe Betrieb und die Effekte, wie sie in der vorangehenden Ausführungsform erhalten werden, in dem bestimmten Zylinder realisiert.
Die Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel können die Menge einer Kraftstoffeinspritzung in wenigstens zwei Teile für eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung unterteilen, d. h. eine erste bzw. primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt einer Kompression bzw. Verdichtung durchgeführt wird, und eine zweite bzw. sekundäre Kraftstoffeinspritzung, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes nachfolgend auf den Kompressionshub durchgeführt wird.
Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. -Steuermittel können ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer entweder zu einer angereicherten Seite in bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer mageren bzw. abgereicherten Seite in bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschalten, und die Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel können nur die primäre Kraftstoffeinspritzung durchführen, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer auf die magere Seite geändert wird. Ein Ändern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer auf die magere Seite verbessert einen Kraftstoffverbrauch für den Betrieb des Motors. Zu diesem Zeitpunkt werden, obwohl ein Abgas von der Verbrennungskammer mager wird, NOx-Emissionen in dem Abgas durch ein NOx-Absorptionsmittel absorbiert und das Abgas wird gereinigt. Die sekundäre Kraftstoffeinspritzung kann bei einem Kurbelwellenwinkel von 10º bis 20º nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes durchgeführt werden, wobei dies die Menge an nicht-verbranntem Kraftstoff reduziert, welcher von dem Motor während eines Expansionshubes ausgebracht wird, und ausreichend eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs beschränkt. Darüber hinaus kann die sekundäre Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel von 15º bis 25º nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes durchgeführt werden, wobei dies eine Erzeugung von Rauch aufgrund einer unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff, welcher in die Verbrennungskammer während eines Expansionshubes eingespritzt wird, auf das Minimum beschränkt. Darüber hinaus kann die sekundäre Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel von 15º bis 20º nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes mit einem Effekt eines ausreichenden Beschränkens einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs als auch einer Regelung bzw. Steuerung einer Erzeugung von Rauch auf das Minimum durchgeführt werden.
Die Menge an Kraftstoff, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung einzuspritzen ist, kann etwa 30 bis 50% der Kraftstoff menge betragen, welche durch die primäre Kraftstoffeinspritzung einzuspritzen ist, wobei dies ausreichend eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs beschränkt als auch eine Erzeugung von Rauch auf das Minimum regelt bzw. steuert.
In den oben erwähnten Abwandlungen regeln bzw. steuern die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel- bzw. Steuermittel ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer, um auf der angereicherten Seite in bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu liegen, während der Motor in dem Bereich bzw. der Region niedriger Motorlast arbeitet. Daraus resultierend wird, selbst während der Motor unverändert in dem Bereich niedriger Motorlast arbeitet, das NOx-Absorptionsmittel aufgefrischt, während eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs als auch eine Erzeugung von Rauch beschränkt wird.
Die sekundäre Kraftstoffeinspritzung kann weiter mit einem Anstieg in der Motorlast mit einem Effekt eines Optimierens der Kraftstoffeinspritzung auf einen geeigneten Zeitpunkt vorverlegt werden. Darüber hinaus kann ein Verhältnis der sekundären Kraftstoffeinspritzung, welches sich auf ein Verhältnis der Kraftstoff menge, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, relativ zu der Kraftstoff menge bezieht, welche durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, niedriger mit einem Anstieg in der Motorlast mit einem Effekt eines Optimierens der sekundären Kraftstoffeinspritzung geändert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beurteilt bzw. entscheidet das Abgasreinigungssystem, ob das NOx-Absorptionsmittel NOx-Emissionen mehr als eine bestimmte Menge absorbiert hat oder nicht, und regelt bzw. steuert ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu einer fetten bzw. angereicherten Seite in bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn für das NOx-Absorptionsmittel bestimmt wird, daß es die bestimmte Menge an NOx-Emissionen absorbiert hat. In dieser Ausfüh rungsform wird, wenn erwartet wird, daß das NOx-Absorptionsmittel einer Verschlechterung einer NOx-Absorptionsfähigkeit aufgrund eines signifikant hohen Niveaus einer NOx-Absorption unterliegt, welche ein bestimmtes Niveau überschreitet, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt bzw. gesteuert, um sich einem Verhältnis auf der angereicherten Seite anzunähern, um das NOx-Absorptionsmittel aufzufrischen. Andererseits wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt bzw. gesteuert, um sich einem Verhältnis auf der mageren Seite anzunähern, während das Niveau einer NOx-Absorption noch niedrig ist, so daß das NOx-Absorptionsmittel stabil in seiner NOx-Absorptionskapazität gehalten wird, ohne einen unnötigen Anstieg im Kraftstoffverbrauch zu induzieren bzw. zu bewirken. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regel- bzw. -Steuermittel regeln bzw. steuern periodisch vorzugsweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einer Verbrennungskammer, um sich dem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Betriebs des Motors anzunähern, um dadurch das NOx-Absorptionsmittel aufzufrischen und stabil seine NOx-Absorptionskapazität aufrecht zu erhalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beurteilt das Abgasreinigungssystem, ob sich der Motor in einem beschleunigenden Fahrzustand befindet oder nicht, und regelt bzw. steuert ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer, um sich der angereicherten Seite anzunähern, wo ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe bei oder unterhalb des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses liegt, wenn bestimmt bzw. festgestellt wird, daß sich der Motor in dem beschleunigenden Antriebszustand befindet. Mit dem Abgasreinigungssystem wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer geregelt bzw. gesteuert, um sich der angereicherten Seite während einer Beschleunigung des Motors anzunähern, in welcher von dem Motor gefordert wird, eine hohe Motorleistung zur Verfügung zu stellen, so daß die Motorleistung ausreichend in Übereinstimmung mit der Motoranforderung erhöht werden kann. Darüber hinaus wird, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite während eines Verschiebens einer Betriebsbedingung von einem normalen Fahrzustand zu dem beschleunigenden Fahrzustand geändert wird, da für Fluktuationen einer Motorleistung vorhergesagt wird, daß sie nachfolgend auf eine Änderung eines Luft-Kraftstoff- Verhältnisses auftreten, ein Gefühl eines komfortablen Fahrens nicht beeinträchtigt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Abgasreinigungssystem ein Abgasrezirkulationssystem für ein einstellbares Rezirkulieren eines Teils des Abgases von dem Motor in das Ansaug- bzw. Einlaßsystem, und schaltet ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis entweder zu einer angereicherten Seite, an welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe bei oder unterhalb des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses liegt, oder zu einer mageren Seite, an welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Abgasrezirkulationssystem regelt bzw. steuert die Menge an Abgas, welche rezirkuliert wird, so daß ein Abgasrezirkulationsverhältnis, welches sich auf ein Verhältnis der Menge an Abgasrezirkulation relativ zu der Gesamtmenge an Einlaßluft bezieht, welche in die Verbrennungskammer eingebracht wird, höher gemacht wird, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die angereicherte Seite umgeschaltet wird, als wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die angereicherte, magere Seite umgeschaltet wird.
Mit dem Abgasreinigungssystem macht, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite geregelt bzw. gesteuert wird, das Abgasrezirkulationssystem das Abgasrezirkulationsverhältnis höher. Mit anderen Worten wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite durch ein Reduzieren der Menge an frischer Einlaßluft geändert, welche in die Verbrennungskammer eingebracht wird. Darüber hinaus wird, obwohl die Menge an Kraftstoff erhöht wird, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite zu ändern, um einen Abfall in der Motorleistung auszugleichen, welcher aufgrund einer Reduktion in der Menge an Einlaßluft bewirkt wird, der Motor daran gehindert, einen Anstieg in der Motorleistung aufgrund der Änderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bewirken, und daraus resultierend werden Fluktuationen der Motorleistung reduziert. Darüber hinaus induziert bzw. bewirkt eine Rezirkulation von Abgas in geeigneter Weise eine langsame Verbrennung, um dadurch eine Erzeugung von NOx- Emissionen nachfolgend auf eine Kraftstoffverbrennung zu beschränken und zur selben Zeit eine Verdampfung und Zerstäubung von Kraftstoff und ein Mischen mit Luft zu unterstützen, woraus resultierend die Verbrennbarkeit einer Kraftstoffmischung mit einem Effekt eines weiteren Beschränkens einer Erzeugung von Rauch verbessert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Abgasreinigungssystem Einlaßluft-Regulationsmittel zum Regulieren der Menge an Einlaßluft, welche in die Verbrennungskammer eingebracht wird, und schaltet ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis entweder zu einer reichen bzw. angereicherten Seite, an welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe bei oder unterhalb des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, oder zu der mageren Seite, an welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die Einlaßluft- Regulationsmittel regeln die Menge eines Einlasses derart, daß die Menge an Einlaßluft größer bei einem Umschalten eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu der angereicherten Seite als bei einem Umschalten eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu der angereicherten, mageren Seite erhöht wird.
Mit dem Abgasreinigungssystem wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite geändert wird, die Menge an Einlaßluft, welche in die Verbrennungskammer eingebracht wird, reduziert. Dementsprechend ist ähnlich zu der vorangehenden Ausführungsform eine Änderung in der Motorleistung aufgrund einer Änderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer beschränkt.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Abgasreinigungssystem in geeigneter Weise an einem Direkteinspritzungs-Funkenzündungstyp eines Dieselmotors installiert, welcher mit einem Katalysator zum Reinigen von Abgas von der Verbrennungskammer ausgerüstet ist. Der Katalysator senkt Niveaus von schädlichen Emissionen im Abgas, um das Abgas zu reinigen, wenn sich ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Abgases auf der angereicherten Seite befindet, wo sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nahe bei oder unterhalb des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung wird im Zusammenhang mit nur einem bestimmten Zylinder durchgeführt und eine Kraftstoffeinspritzung wird wenigstens zweimal durch eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub in dem bestimmten Zylinder durchgeführt wird.
Mit dem Abgasreinigungssystem wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer des bestimmten Zylinders geregelt bzw. gesteuert, um sich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Betriebs des Dieselmotors anzunähern, und zur selben Zeit wird die unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer des bestimmten Zylinders einzuspritzen. Die unterteilte Kraftstoffeinspritzung verhindert eine Erzeugung einer großen Menge von Rauch, selbst wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert. Da ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas geregelt bzw. gesteuert wird, um sich dem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern bzw. bei diesem zu konvergieren, wird das Abgas durch ein Absenken von Niveaus von schädlichen Emissionen durch den in dem Abgasdurchtritt installierten Katalysator gereinigt. Mit anderen Worten wird das Abgas durch den Katalysator ohne ein Erhöhen von Rauch in dem Abgas gereinigt. Ein katalytischer Dreiweg-Wandler ist signifikant effektiv bzw. wirksam, um wirksam Niveaus von HC-, CO- und NOx-Emissionen im Abgas abzusenken und dadurch das Abgas zu reinigen.
Die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, kann in zwei Teile für eine primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders durchgeführt wird, und eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung unterteilt werden, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub durchgeführt wird. Die Menge an Kraftstoff, welche durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung einzuspritzen ist, liegt vorzugsweise zwischen 8 und 23% der Menge an Kraftstoff, welche durch die primäre Kraftstoffeinspritzung einzuspritzen ist.
Mit dem Abgasreinigungssystem ist, da die Menge an Kraftstoff, welche eingespritzt wird, in wenigstens zwei Teile für die primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders durchgeführt wird, und die sekundäre Kraftstoffeinspritzung unterteilt ist, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte des Kompressionshubes durchgeführt wird, selbst sich wenn ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer auf der angereicherten Seite befindet, ein Anstieg in der Rauchmenge beschränkt. Darüber hinaus wird, da ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite wird bzw. sich bewegt, das Niveau von NOx-Emissionen abgesenkt. Darüber hinaus verhindert ein Einspritzen von Kraftstoff durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge von zwischen 8 bis 23% der Kraftstoffmenge, welche durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, ein Absinken in der Motorleistung, während ausreichend eine Verbrennung verbessert wird.
Die Menge an Kraftstoff, welche eingespritzt wird, kann in zwei Teile für die primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt einer Kompression des bestimmten Zylinders durchgeführt wird, und eine sekundäre Kraftstoff einspritzung unterteilt werden, welche zwischen einem Abschluß der primären Kraftstoffeinspritzung und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes durchgeführt wird.
Die Menge an Kraftstoff für die sekundäre Kraftstoffeinspritzung liegt vorzugsweise zwischen 30 und 50% der Menge an Kraftstoff für die primäre Kraftstoffeinspritzung. Wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer zu der angereicherten Seite geregelt bzw. gesteuert wird, wird ein Niveau von NOx-Emissionen abgesenkt und ein Anstieg in der Erzeugung von Rauch wird beschränkt. Ein Einspritzen von Kraftstoff durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge von 30 bis 50% der Menge der primären Kraftstoffeinspritzung minimiert eine Erzeugung von Rauch, während zufriedenstellend eine Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs beschränkt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Abgasreinigungssystem, welches in geeigneter Weise an einem Direkteinspritzungs-Funkenzündungstyp eines Dieselmotors installiert ist, Motorlast-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen zum Detektieren bzw. Feststellen einer Motorlast, mit welcher der Dieselmotor arbeitet, auf. Die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, wird in wenigstens zwei Teile für eine primäre Kraftstoffeinspritzung, welche an dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders durchgeführt wird, und eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung unterteilt, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes durchgeführt wird. Das Verhältnis der Menge einer sekundären Kraftstoffeinspritzung relativ zu der Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung wird kleiner gemacht, wenn die Motorlast höher wird.
Mit dem Abgasreinigungssystem wird es ermöglicht, NOx-Emissionen zu reduzieren und eine Erzeugung von Rauch zu beschränken. Darüber hinaus wird, da das Verhältnis der Menge einer sekundären Kraftstoffeinspritzung relativ zu der Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung kleiner gemacht wird, wenn die Motorlast höher wird, das Verhältnis der sekundären Kraftstoffeinspritzung optimiert. In dieser Ausführungsform kann die sekundäre Kraftstoffeinspritzung entweder zwischen dem Beginn eines Einlaßvorgangs und einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes oder zwischen einer Beendigung der primären Kraftstoffeinspritzung und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes mit dem Resultat desselben Betriebs und Effekts durchgeführt werden, wie er in der obigen Ausführungsform erzielt wird.
Die obigen und andere Ziele bzw. Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klar aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform davon verständlich werden, wenn im Zusammenhang mit den beigeschlossenen Zeichnungen betrachtet, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der gesamten Struktur eines Abgasreinigungssystems der Erfindung ist, welches an einem Dieselmotor installiert ist;
Fig. 2A eine erläuternde Querschnittansicht ist, welche eine Turbine eines Turbosuperladers mit variabler Geometrie zeigt, in welchem ein A/R-Verhältnis klein ist;
Fig. 2B eine erläuternde Querschnittansicht ist, welche die Turbine des Turbosuperladers mit variabler Geometrie zeigt, in welchem das A/R-Verhältnis groß ist;
Fig. 3 eine Strukturansicht eines Abgasrezirkulationsventils und seines zugehörigen Antriebssystems ist;
Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzungs-steuerung bzw. -Regelung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung illustriert;
Fig. 5 ein Diagramm ist, welches einen Bereich hoher Motorlast zeigt, in welchem eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm ist, welches Einspritzzeitpunkte illustriert, bei welchen eine frühe Kraftstoffeinspritzung bzw. eine spätere Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden;
Fig. 7 ein Diagramm ist, welches einen frühen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in bezug auf eine Motordrehzahl zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm ist, welches eine Motorausgangs- bzw. -leistungscharakteristik in bezug auf einen Zeitpunkt einer frühen Kraftstoffeinspritzung zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm ist, welches eine Motorleistungscharakteristik in bezug auf ein Verhältnis einer frühen Kraftstoffeinspritzung zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm ist, welches eine Charakteristik einer frühen Kraftstoffeinspritzung in bezug auf ein Verstreichen der Zeit zeigt;
Fig. 11A-11C Zeitdiagramme sind, welche Zeitpunkte zeigen, bei welchen jeweils eine Vor-Kraftstoffeinspritzung, eine primäre Kraftstoffeinspritzung und eine Nach-Kraftstoffeinspritzung jeweils durchgeführt werden;
Fig. 12A und 12B ein Flußdiagramm sind, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzungs-steuerung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung illustriert;
Fig. 13 eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuerkarte ist, welche beispielhaft gezeigt ist;
Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Abgasrezirkulationssteuerung bzw. -regelung zeigt;
Fig. 15 eine Abgasrezirkulationsverhältnis-Steuerkarte ist, welche beispielhaft gezeigt ist;
Fig. 16 eine Einlaßluft-Steuerkarte ist, welche beispielhaft bzw. als ein Beispiel gezeigt ist;
Fig. 17 ein Diagramm ist, welches den Zusammenhang zwischen einem Überschußluftverhältnis und der Rauchmenge zeigt;
Fig. 18 eine Abgasrezirkulationsverhältnis-Steuerkarte ist, welche als Beispiel gezeigt ist;
Fig. 19 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Einlaßdrosselventil-Steuerung bzw. -Regelung illustriert;
Fig. 20 eine Einlaßdrosselventil-Steuerkarte ist, welche als ein Beispiel gezeigt ist;
Fig. 21 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer variablen Schaufel- bzw. Flügel Steuerung illustriert;
Fig. 22 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Düsenflächensteuerung bzw. -regelung illustriert;
Fig. 23 ein Diagramm ist, welches die Rauchmenge in bezug auf ein Überschußluftverhältnis im Zusammenhang mit einer unterteilten Kraftstoffeinspritzung und einer Überlagerungskraftstoffeinspritzung zeigt;
Fig. 24 ein Diagramm ist, welches die Rauchmenge und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis in bezug auf den Zeitpunkt einer Nach-Kraftstoffeinspritzung zeigt;
Fig. 25 ein Diagramm ist, welches die Rauchmenge und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis in bezug auf ein Verhältnis der Nach-Kraftstoffeinspritzung zeigt;
Fig. 26 ein Diagramm ist, welches den Zusammenhang zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer und einem Kraftstoffverbrauchsverhältnis zeigt;
Fig. 27A und 27B ein Flußdiagramm sind, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzungs-steuerung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 28 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Abgasrezirkulationssteuerung illustriert;
Fig. 29 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Einlaßdrosselventil-Steuerung illustriert;
Fig. 30 ein Diagramm ist, welches den Zusammenhang zwischen einer Einlaßdurchtritts-Querschnittsfläche und einem Gaspedalweg zeigt; und
Fig. 31 ein Flußdiagramm ist, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzungs-steuerung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung illustriert.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail und insbesondere auf Fig. 1, welche die Gesamtstruktur eines Abgasreinigungssystems 100 für einen Dieselmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, ist durch ein Bezugszeichen 1 ein Mehrfachzylinder-Dieselmotor bezeichnet, welcher in einem Fahrzeug getragen bzw. aufgenommen ist. Der Dieselmotor 1 weist mehrere Zylinder 2 (von welchen lediglich einer in der Figur gezeigt ist) auf, in welchen Kolben 3 für ein Gleiten aufgenommen sind. Eine Verbrennungskammer 4 ist im Inneren von jedem Zylinder 2 durch den Kolben 3 gebildet. Weiters ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil) 5 im wesentlichen im Zentrum einer Oberseite der Verbrennungskammer 4 angeordnet, wobei ihre Düse zu der Verbrennungskammer 4 gerichtet ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 wird zu einem vorbestimmten Einspritzzeitpunkt geöffnet und geschlossen, um Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 4 einzuspritzen.
Jede Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5, welche oben erwähnt ist, ist mit einer gemeinsamen Druckleitung bzw. Common Rail (Drucksammelkammer) 6 für ein Sammeln von Hochdruckkraftstoff verbunden, an welcher ein Drucksensor 6a installiert ist, um einen Kraftstoffinnendruck als ein Common- Rail-Druck zu detektieren bzw. festzustellen, welcher mit einer Hochdruck-Zufuhrpumpe 8 verbunden ist, welche durch eine Kurbelwelle 7 des Dieselmotors 1 angetrieben ist. Die Hochdruck-Zufuhrpumpe 8 hält einen Kraftstoff druck innerhalb der gemeinsamen Druckleitung 6, welche durch den Drucksensor 6a detektiert wird, oberhalb eines vorbestimmten Niveaus (beispielsweise etwa 20 MPa oder darüber während eines Leerlaufs oder 50 Mpa oder mehr in anderen Motorbetriebszuständen). Weiters ist ein Kurbelwellenwinkelsensor 9 zum Detektieren bzw. Feststellen eines Rotationswinkels der Kurbelwelle 8 vorgesehen, welcher eine Platte zur Detektion (nicht gezeigt), welche an einem Ende der Kurbelwelle 7 gesichert ist, und eine elektromagnetische Aufnahme (nicht gezeigt) umfaßt, welche entsprechend an einer Position an dem äußeren Umfang der Platte angeordnet ist. Die elektromagnetische Aufnahme gibt Pulssignale in Antwort auf den Durchtritt von Vorsprüngen bzw. Erhebungen aus, welche in regelmäßigen Winkelintervallen an dem gesamten Außenumfang der Platte angeordnet sind. Der Dieselmotor 1 weist einen Einlaßdurchtritt 10 zum Zuführen von Einlaßluft zu der Verbrennungskammer 4 des Motors 1 nach einem Filtern durch eine Luftreinigungseinrichtung (nicht gezeigt) auf. Der Einlaßdurchtritt 10 ist an einem stromabwärtigen Ende durch einen Druckausgleichsbehälter verzweigt und ist jeweils mit den Verbrennungskammern 4 der Zylinder 2 durch Einlaßöffnungen verbunden. Ein Einlaßdrucksensor 10a ist vorgesehen, um einen Vorverdichter- bzw. Aufladedruck innerhalb des Druckausgleichsbehälters zu detektie ren, welcher den Zylindern 2 zugeführt wird. Der Einlaßdurchtritt 10 ist in der Reihenfolge von dem stromaufwärtigen zu dem stromabwärtigen Ende mit einem Heißfilmtyp eines Luftdurchflußsensors 11, welcher eine Menge an frischer Einlaßluft detektiert, welche in den Einlaßdurchtritt 10 eingebracht wird, einem Gebläse 12, welches durch eine Turbine 21 eines Turbosuperladers (welcher nachfolgend der Einfachheit halber als ein Turbolader bezeichnet wird) 25 angetrieben ist, um Einlaßluft zu komprimieren bzw. zu verdichten, einem Zwischenkühler 13 zum Kühlen der Einlaßluft, welche durch dieses Gebläse 12 komprimiert ist, und einem Einlaßdrosselventil 14 als Mittel zum Reduzieren der Menge an frischer Einlaßluft durch ein Reduzieren des Querschnitts des Einlaßdurchtritts 10 versehen. Das Einlaßdrosselventil 14 ist von einer Art, welche eine Absperrklappe bzw. Drosselklappe umfaßt, welche eine Kerbe auf weist, um Einlaßluft einzulassen, selbst während es vollständig geschlossen ist. Ähnlich zu einem Abgasrezirkulationsventil 24, welches später beschrieben werden wird, ist das Einlaßdrosselventil 14 geregelt bzw. gesteuert, um seine Öffnung durch ein Regeln bzw. Steuern des Niveaus eines negativen Drucks bzw. Unterdrucks auf ein Diaphragma 15 durch ein elektromagnetisches Ventil 16 zu ändern. Obwohl nicht in der Figur gezeigt, ist ein Sensor zum Detektieren der Öffnung des Einlaßdrosselventils 14 zur Verfügung gestellt. Mit einem Bezugszeichen 20 ist ein Abgas- bzw. Auslaßdurchtritt bezeichnet, durch welchen Abgas aus der Verbrennungskammer 4 von jedem Zylinder 2 ausgebracht bzw. ausgetragen wird. Der Auslaßdurchtritt 20 an dem stromauf wärt igen Ende ist verzweigt und mit den Verbrennungskammern 4 von jedem Zylinder 2 durch Auslaßöffnungen verbunden. Der Auslaßdurchtritt 20 ist in dieser Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts mit einem Sauerstoff-(O&sub2;)-Sensor (welcher nachfolgend als ein O&sub2;-Sensor bezeichnet wird) 17, welcher die Sauerstoffkonzentration des Abgases detektiert, der Turbine 21, welche durch einen Abgasstrom angetrieben wird, und einem katalytischen Wandler bzw. Konverter 22 versehen, welcher Niveaus von Emissionen, wie beispielsweise HC-, CO- und NOx-Emissionen, und von Partikeln im Abgas absenkt, um das Abgas zu reinigen.
Der O&sub2;-Sensor 17 wird verwendet, um ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis basierend auf einer Sauerstoffkonzentration des Abgases zu detektieren, und weist eine Charakteristik auf, worin sich eine Ausgabe scharf bzw. abrupt ändert, wenn Sauerstoff in dem Abgas nahezu null ist, mit anderen Worten, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet. Der katalytische Wandler bzw. Katalysator 22 weist zwei Katalysatorschichten auf, welche an der Wandoberfläche einer Anzahl von Durchtritten oder Löchern eines Kordierit-Honigwabensubstrats (nicht gezeigt) ausgebildet sind. Die Löcher erstrecken sich parallel entlang einer axialen Richtung (einer Richtung eines Abgasstroms). Der katalytische Wandler 22 ist von einem Typ, welcher das Niveau von NOx-Emissionen einerseits durch ein Absorbieren von NOx-Emissionen in einer übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre, d. h. in einem Abgas mit einer hohen Konzentration von Sauerstoff, absenkt und andererseits die NOx-Emissionen in einem fetten bzw. angereicherten Zustand freisetzt bzw. abgibt, wo die Sauerstoffkonzentration niedriger als in der übermäßig konzentrierten Sauerstoffatmosphäre ist. Mit anderen Worten umfaßt der katalytische Wandler 22 ein NOx-Absorptionsmittel bzw. -Absorbens, welches NOx-Emissionen freisetzt, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem angereicherten Zustand befindet, wo sich das Luft-Kraft- Stoff-Verhältnis um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis oder niedriger ist, und absorbiert andererseits NOx-Emissionen, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem mageren Zustand befindet, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Spezifischer wird für die Wandoberfläche des Substrats eine zweilagige Beschichtung angewandt bzw. aufgebracht, worin eine innere Katalysatorschicht, welche Aluminiumoxid oder Ceroxid abstützt, welche Platin (Pt) und wenigstens eines, gewählt aus einer Gruppe, beinhaltend Erdalkalimetalle, wie beispielsweise Barium (Ba), Alkalimetalle und Seitenerdmetalle, als ein NOx-Absorptionsmittel trägt, und eine äußere Katalysatorschicht, welche Zeolith abstützt, welcher Edelmetalle, wie beispielsweise Platin (Pt) trägt, ausgebildet sind. Der Katalysator ist nicht auf die oben erwähnte Struktur beschränkt und kann akzeptabel sein, solange die katalytischen Materialien NOx-Emissionen in dem angereicherten Zustand reduzieren, wo ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer ist, und ein NOx-Absorptionsmittel aufweisen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2A und 2B ist der Turbolader 25 von einem Typ mit variabler Geometrie und umfaßt die Turbine 21 und das Gebläse 12. Die Turbine 21 weist eine Anzahl von variablen Schaufeln 21b auf, welche in einer Turbinenkammer 21a angeordnet sind, um den gesamten Umfang der Turbinenkammer 21a zu umgeben. Diese variablen Schaufeln 21b sind in ihrem Winkel variabel, um eine Düsenquerschnittsfläche (A) zu ändern, durch welche ein Abgasstrom hindurchströmt. In diesem Turbolader 25 mit variabler Geometrie sind, wie in Fig. 2A gezeigt, die variablen Schaufeln 21b bei kleinen Winkeln relativ zu der Umfangsrichtung der Turbine 21 positioniert, um die Düsenquerschnittsfläche (A) zu reduzieren, wobei dies einen Anstieg in der Aufladeeffizienz selbst in einem Bereich von niedrigen Motordrehzahlen bewirkt, wo ein Abgasstrom gering ist. Andererseits sind, wie in Fig. 2B gezeigt, die variablen Schaufeln 21b zu dem Zentrum der Turbine 21 gerichtet, um die Düsenquerschnittsfläche (A) mit einem Effekt eines Erhöhens einer Aufladeeffizienz selbst in einem Bereich von hohen Motordrehzahlen zu erhöhen, wo ein Abgasstrom groß ist.
Der Auslaß- bzw. Abgasdurchtritt 20 an der stromaufwärtigen Seite von der Turbine 21 ist verzweigt und mit einem Abgasrezirkulations-(EGR)-Durchtritt 23 verbunden, durch welchen Abgas teilweise in den Einlaßstrom rezirkuliert wird. Der Abgasrezirkulationsdurchtritt 23 an dem stromabwärt igen Ende ist mit dem Einlaßdurchtritt 10 an einer weiteren stromabwärt igen Seite relativ zu dem Einlaßdrosselventil 14 verbunden. Der Abgasrezirkulationsdurchtritt 23 an einem Punkt nahe dem stromabwärtigen Ende ist mit einem Abgasrezirkulations-(EGR)-Ventil 24 versehen, welches durch einen negativen Druck bzw. Unterdruck betrieben bzw. betätigt wird, um seine Öffnung einzustellen, um teilweise Abgas von dem Auslaßdurchtritt 20 in den Einlaßdurchtritt 10 einzulassen. Das Abgasrezirkulationsventil 24 umfaßt, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Ventilstange 24b, welche mit einem Diaphragma 24a verbunden ist, durch welches ein Ventilgehäuse 24g in obere und untere Kammern 24e und 24f unterteilt ist, und einen Ventilkörper 24c, welcher einstellbar den Abgasrezirkulationsdurchtritt 23 öffnet oder schließt, um linear einen Bereich bzw. eine Fläche zu ändern, durch welche(n) Abgas fließt bzw. strömt. Das Abgasrezirkulationsventil 24 ist mit einem Anhebesensor 26 versehen, welcher an einem Ende der Ventilstange 24b gesichert bzw. festgelegt ist. Der Ventilkörper 24c wird durch eine Feder 24d in einer Schließrichtung (nach unten, wie in Fig. 3 gesehen) beaufschlagt. Ein Vakuumdurchtritt 27 ist zwischen einer Vakuumpumpe (Druckquelle) 29 durch ein elektromagnetisches Ventil 28 angeschlossen, welches einen Unterdruck regelt bzw. steuert. Der Unterdruck in der Vakuumkammer 24e, mit welcher das Abgasrezirkulationsventil 24 angetrieben wird, wird durch ein Erregen des elektromagnetischen Ventils 28 mit einem Regel- bzw. Steuersignal (elektrischer Strom) von einer elektronischen Regel- bzw. Steuereinheit (ECU) 35 geregelt bzw. gesteuert, welche später beschrieben werden wird, um den Vakuumdurchtritt 27 zu öffnen oder zu schließen, wodurch der Abgasrezirkulationsdurchtritt 23 linear in seiner Öffnung durch den Ventilkörper 24c geändert wird. Ähnlich zu dem Abgasrezirkulationsventil 24 ist der Turbolader 25 mit einem Diaphragma 30 in Verbindung mit den variablen Schaufeln 21b der Turbine 21 versehen, so daß die variablen Schaufeln 21b in einem Winkel relativ zu der Turbine 21 durch ein Regeln bzw. Steuern eines Unterdrucks auf das Diaphragma 30 durch ein elektromagnetisches Ventil 31 geregelt bzw. gesteuert werden.
Die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit 35 empfängt jeweils Signale von dem Drucksensor 6a, dem Kurbelwellenwinkelsensor 9, dem Luftdurchflußsensor 11, dem O&sub2;-Sensor 17, dem Anhebesensor 26 des Abgasrezirkulationsventils 24 und einem Gaspedalwegsensor 32, um einen Weg eines Gaspedals (nicht gezeigt) zu detektieren, und stellt Regel- bzw. Steuersignale zur Verfügung, durch welche die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5, die Hochdruck-Zufuhrpumpe 8, das Einlaßdrosselventil 14, das Abgasrezirkulationsventil 24, die variablen Schaufeln 21b des Turboladers 25 betätigt werden. Während die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 gere gelt bzw. gesteuert wird, um eine geregelte bzw. kontrollierte Kraftstoffmenge zu einem geregelten bzw. gesteuerten Zeitpunkt in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen einzuspritzen, wird zur selben Zeit eine Regelung bzw. Steuerung des Common-Rail-Drucks, d. h. eines Einspritzdrucks von Kraftstoff, durch die Hochdruck-Zufuhrpumpe 8 durchgeführt. Zusätzlich werden eine Regelung bzw. Steuerung der Menge an frischer Einlaßluft durch das Einlaßdrosselventil 14, eine Regelung bzw. Steuerung der Menge einer Abgasrezirkulation durch das Abgasrezirkulationsventil 24 und eine Regelung bzw. Steuerung der variablen Schaufeln 21b des Turboladers 25 durchgeführt. Genauer ist eine Kraftstoffeinspritzkarte, welche eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung Q vorschreibt, welche empirisch in entsprechender Übereinstimmung mit einem Ziel-Motorausgangs- bzw. -abtriebsdrehmoment und einer Motordrehzahl bestimmt ist, elektronisch in einem Speicher gespeichert. Üblicherweise wird eine Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase von der Kraftstoffeinspritzungskarte basierend auf einem Ziel-Motorausgangsdrehmoment ausgelesen, welches in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von dem Gaspedalwegsensor 32 und einer Motordrehzahl bestimmt wird, welche in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von dem Kurbelwellenwinkelsensor 9 bestimmt wird. Ein Einspritzzeitpunkt, für welchen die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 offen gehalten wird, wird basierend auf dieser Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase und dem Common-Rail-Druck bestimmt, welcher durch den Drucksensor 6a detektiert wird. Mit Hilfe der Basis-Kraftstoffeinspritzsteuerung wird Kraftstoff in einer Menge in Übereinstimmung mit dem Ziel- Motorausgangsdrehmoment eingespritzt, um den Motor 1 mit einem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einer mageren Seite zu betreiben, welches beträchtlich höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 18 ist.
Eines der signifikanten Merkmale des Regel- bzw. Steuersystems der Erfindung ist, daß, wenn ein abgeschätztes Niveau einer NOx-Absorption höher wird als ein bestimmtes Niveau und daher angenommen wird, daß der katalytische Wandler 22 eine Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität antrifft, während das Niveau einer NOx-Absorption eines NOx- Absorptionsmittels des katalytischen Wandlers 22 abgeschätzt und eine Änderung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ungefähr zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis bewirkt wird, das Regel- bzw. Steuersystem eine unterteilte Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. -regelung durchführt, in welcher eine Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile unterteilt wird, nämlich eine frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung oder sekundäre, unterteilte Kraftstoffeinspritzung, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Verdichtungs- bzw. Kompressionshubes durchgeführt wird, und eine spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung oder primäre, unterteilte Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt (TDC) des Kompressionshubes durchgeführt wird.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine der Kraftstoffeinspritzsteuerung illustriert, welche durch die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit 35 durchgeführt wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung wird für jeden bestimmten Kurbelwellenwinkel (CA) für jeden Zylinder durchgeführt. Wenn diese Sequenzlogik beginnt, gelangt die Regelung bzw. Steuerung direkt zu einem Block bei Schritt S1, wo verschiedene Regel- bzw. Steuerparameter, beinhaltend zumindest einen Kurbelwellenwinkel (CA), eine Sauerstoff konzentration, eine Menge an frischer Einlaßluft, einen Gaspedalbewegungsweg, gelesen werden. Nachfolgend wird bei Schritt S2 eine Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase aus der Kraftstoffeinspritzkarte in Übereinstimmung mit einem Ziel-Motorausgangsdrehmoment, welches auf der Basis des Gaspedalwegs bestimmt wird, und einer Motordrehzahl bestimmt, welche auf der Basis des Kurbelwellenwinkels bestimmt wird. Eine Abschätzung des Niveaus einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels wird bei Schritt S3 durchgeführt. Danach wird bei Schritt S4 eine Entscheidung durchgeführt, ob das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption durch das abgeschätzte Niveau einer NOx-Absorption überschritten ist. Wenn die Antwort auf diese Entscheidung bejahend ist, zeigt dies an, daß das abgeschätzte Niveau einer NOx-Absorption höher als das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption ist, worauf die Steuerung zu Schritt S5 fortschreitet. Andererseits zeigt, wenn die Antwort auf die Entscheidung negativ ist, dies an, daß das abgeschätzte Niveau einer NOx-Absorption geringer als das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption ist, worauf die Steuerung zu Schritt S14 fortschreitet.
Das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels wird basierend auf einem Wert abgeschätzt, welcher beispielsweise durch ein Multiplizieren eines gesamten Bewegungswegs des Fahrzeugs mit einer Gesamtmenge einer Kraftstoffeinspritzung für die Wegdistanz erhalten wird. Andererseits kann es basierend auf einem Wert abgeschätzt werden, welcher durch ein Multiplizieren einer gesamten Zeit eines Motorbetriebs mit einer Gesamtmenge einer Kraftstoffeinspritzung und korrigiert in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen erhalten wird, oder kann einfach basie rend auf einer Gesamtzeit eines Motorbetriebs abgeschätzt werden.
Wenn das abgeschätzte Niveau einer NOx-Absorption höher als der bestimmte Wert ist, wird bei Schritt S5 eine andere Entscheidung durchgeführt, ob der Motor 1 sich in einem Motorbetriebsbereich von hohen Motorlasten befindet. Die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit 35 weist eine Mappe bzw. Karte von Motorbetriebsbereichen in bezug auf die Motorlast und Motordrehzahl auf, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, welche elektronisch in dem Speicher gespeichert ist. Der Motorbetriebsbereich einer hohen Motorlast, welcher in Fig. 5 schattiert bzw. schraffiert ist, wird auf der Karte vorher vorgeschrieben. Wenn sich der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich einer hohen Motorlast befindet, schreitet die Steuerung zu Schritt S6 fort. Andererseits schreitet, wenn sich der Motor 1 außerhalb des Motorbetriebsbereichs einer hohen Motorlast befindet, die Steuerung zu Schritt S12 fort. Bei Schritt S6 wird eine korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr durch ein korrigierendes Erhöhen der Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase bestimmt, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in die Verbrennungskammer 4 zu liefern. Spezifisch wird eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr so bestimmt, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Menge an frischer Einlaßluft zu liefern, welche von einem Ausgangssignal von dem Luftdurchflußsensor 11 ermittelt bzw. gefunden wurde. Darüber hinaus kann die Menge einer Kraftstoffeinspritzung feedback-gesteuert und auf der Basis eines Ausgangssignals von dem O&sub2;-Sensor 17 als die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr korrigiert sein. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann präzise durch eine Feedback-Korrektur einer Menge einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf einem Ausgangssignal von dem O&sub2;- Sensor 17 geregelt bzw. gesteuert werden. Nachfolgend wird bei Schritt S7 die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr in zwei Teile unterteilt, eine Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrL und eine Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrT. Das Verhältnis der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zu der späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung wird empirisch vorher in Übereinstimmung mit Motorlasten und Motordrehzahlen bestimmt und in dem Speicher als eine Karte bzw. Mappe aufgenommen. Das Verhältnis bzw. der Anteil der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrL beträgt 8 bis 23% der späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrT und wird großer mit einer Zunahme in der Motorlast geändert. Der verbleibende Teil einer Kraftstoffeinspritzung wird der späteren Einspritzung zugeordnet. Nachfolgend wird bei Schritt S8 eine Entscheidung durchgeführt, ob ein Zeitpunkt einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung erreicht wurde. Diese Entscheidung wird basierend auf einem Kurbelwellenwinkel durchgeführt und wiederholt, bis der Zeitpunkt erreicht ist. Wenn der Zeitpunkt der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung erreicht ist, wird die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S9 durchgeführt. In ähnlicher Weise wird bei Schritt S10 eine Entscheidung durchgeführt, ob ein Zeitpunkt einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung erreicht ist. Diese Entscheidung wird auch basierend auf einem Kurbelwellenwinkel durchgeführt und wiederholt, bis der Zeitpunkt erreicht ist. Wenn der Zeitpunkt der späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung erreicht ist, wird die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S11 durchgeführt. Dann kehrt die Regelung bzw. Steuerung zu einem anderen Zyklus der Sequenzroutine zurück.
Wie in Fig. 6A gezeigt, ist die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung hier so eingestellt bzw. festgelegt, um zu einem Zeitpunkt während einer ersten Hälfte eines Einlaßhubes des Zylinders 2 zu starten, und genauer, nachdem das Auslaßventil des Zylinders 2 geschlossen hat (beispielsweise nach einem Punkt von 350ºCA vor TDC). Andererseits ist die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingestellt, um zu einem Zeitpunkt zu beginnen, welcher ein ungefähres Ende (nahe dem oberen Totpunkt) eines Kompressionshubes wie eine normale Kraftstoffeinspritzung ist. Durch ein Starten der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung, nachdem das Auslaßventil geschlossen hat, wird der Kraftstoff, der durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung geliefert wird, daran gehindert, in den Auslaßdurchtritt 20 zu strömen, ohne zu einer Verbrennung bei zutragen. Darüber hinaus kann der Zeitpunkt der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung im wesentlichen zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes eingestellt sein, wie dies später im Detail beschrieben werden wird, und die Frequenz der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung ist nicht auf einmal begrenzt, sondern kann zweimal oder mehr betragen. Derart wird, wenn das NOx-Absorptionsmittel zeigt, daß das Niveau einer NOx-Absorption höher als das bestimmte Niveau ist, und dementsprechend erwartet wird, daß eine Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität bewirkt wird, und wenn der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich einer hohen Motorlast arbeitet, während die Menge einer Kraftstoffeinspritzung Q korrigierend erhöht wird, um ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis anzunähern, der Kraftstoff in zwei Teile bzw. Anteile unterteilt und durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung und die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt.
Andererseits zeigt, wenn die Antwort auf die bei Schritt S5 durchgeführte Entscheidung negativ ist, dies an, daß der Motor 1 außerhalb des Motorbetriebsbereichs einer hohen Motorlast arbeitet, worauf bei Schritt S12 das Einlaßdrosselventil 14 auf eine Zielöffnung geschlossen wird. Die Zielöffnung des Einlaßdrosselventils 14, welche empirisch in Übereinstimmung mit einer Motorlast und einer Motordrehzahl vorgeschrieben ist und als eine Karte in dem Speicher aufgenommen ist, erhöht sich, wenn eine Motorlast höher wird und eine Motordrehzahl höher wird. Nachfolgend wird eine Beurteilung basierend auf einem Ausgangssignal von einem Ventilanhebesensor (nicht gezeigt) bei Schritt S13 durchgeführt, ob sich das Einlaßdrosselventil 14 auf die Zielöffnung geschlossen hat. Wenn die Zielöffnung noch nicht erreicht wurde, schreitet die Steuerung zu Schritt S14 fort. Andererseits wird, wenn sich das Einlaßdrosselventil 14 auf die Zielöffnung geschlossen hat, eine Kraftstoffeinspritzung durch Schritte S6-S11 durchgeführt, um die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr durch die frühe und spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung einzuspritzen. Mit anderen Worten wird, wenn erwartet wird, daß das NOx-Absorptionsmittel eine Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität aufgrund eines Niveaus einer NOx- Absorption höher als das bestimmte Niveau erreicht hat, während das Einlaßdrosselventil 14 gedrosselt ist, um die Menge an Einlaßluft zu reduzieren, welche in die Verbrennungskammer 4 eingebracht wird, und die Menge einer Kraftstoffeinspritzung korrigierend erhöht wird, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu liefern, wenn der Motor 1 außerhalb des Motorbetriebsbereichs einer hohen Motorlast arbeitet, die Kraftstoffeinspritzung durch die frühe und spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Darüber hinaus erfolgt während einer Periode, in welcher die Menge an Einlaßluft als unzureichend abgesenkt aufgrund einer Betätigungsverzögerung des Einlaßdrosselventils 14 betrachtet wird, die Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung durch Schritte S6 bis S9. Spezifisch zeigt, wenn die Antwort auf die bei Schritt S4 gemachte Entscheidung negativ ist, dies an, daß das abgeschätzte Niveau einer NOx-Absorption unverändert geringer ist als das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption, oder wenn die Antwort auf die bei Schritt S13 gemachte Entscheidung negativ ist, zeigt dies an, daß sich das Einlaßdrosselventil 14 noch nicht auf die Zielöffnung geschlossen hat, worauf nach einem Einstellen der Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase, welche aus der Kraftstoffeinspritzungskarte bei Schritt S2 als eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung QrT bei Schritt S14 gelesen wurde, die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, um die Menge einer Kraftstoffeinspritzung QrT gemeinsam zu einem Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, bei Schritt S11 durchzuführen. Dann kehrt die Steuerung zu einem anderen Zyklus der Sequenzroutine zurück.
Indem die Betriebsweise und die Effekte des Regel- bzw. Steuersystems in Übereinstimmung mit der obigen Ausführungsform der Erfindung zusammengefaßt werden, wird während des Betriebs des Motors 1, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, die Basismenge einer Kraftstoffmenge Qbase normalerweise einmal insgesamt durch die Kraftstoffeinspritzung 5 an dem Ende eines Kompressionshubes durch die Schritte S14, S10 und S11 eingespritzt und die Kraftstoffmischung, welche mager ist, wird in der Verbrennungskammer 4 verbrannt. Das NOx-Absorptionsmittel des katalytischen Wandlers 22 absorbiert NOx-Emissionen, welche begleitend zu der Verbrennung erzeugt werden. Andererseits führen, wenn die NOx-Absorptionszustand-Bestimmungsmittel 35a bestimmen, daß die Menge an NOx-Emissionen, welche durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert werden, das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption erreicht hat, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel 35b eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung in einer ersten Hälfte eines Einlaßhubes und die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung an dem Ende eines Kompressionshubes durch, während die Regelung bzw. Steuerung einer Erhöhung einer Menge einer Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bringen. Der Kraftstoff, welcher durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung in einem Einlaßhub eingesprüht bzw. eingespritzt wird, wird ausreichend und gleichmäßig in der Verbrennungskammer 4 verteilt, da bzw. wenn das Volumen der Verbrennungskammer 4 gemeinsam mit einer Abwärtsbewegung des Kolbens 3 ansteigt, und der meiste Teil des Kraftstoffs wird ausreichend verdampft und zerstäubt und mit Luft gemischt, selbst wenn ein kleiner Teil des Kraftstoffs an der inneren Wandoberfläche des Zylinders 2 anhaftet, wodurch eine sogenannte vorgemischte, magere Kraftstoffmischung im gesamten Inneren der Verbrennungskammer 4 ausgebildet wird. Gemeinsam mit einem Anstieg im Zylinderdruck in einer zweiten Hälfte des Verdichtungshubes wird der Kraftstoff, welcher an der inneren Wandoberfläche des Zylinders 2 anhaftet, auch verdampft und zerstäubt und Kraftstoffgas re agiert zunehmend mit umgebendem Sauerstoff in der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung, wodurch eine Reaktionshitze aufgrund eines Fortschreitens einer sogenannten Kaltflammenreaktion erzeugt wird. Da die Innentemperatur der gesamten Verbrennungskammer 4 aufgrund der Reaktionshitze ansteigt, wird ein Nebel bzw. Sprühstoß des Kraftstoffs, welcher durch die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung in der Verbrennungskammer 4 durchgeführt wird, wobei im Inneren die Temperatur angestiegen ist, rasch verdampft und zerstäubt. Der Nebel an Kraftstoff durch die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung verteilt sich nicht über die gesamte Verbrennungskammer 4 und wandelt jedoch einen Teil der homogen vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung in eine selbstentzündbare, überreiche Kraftstoffmischung um. Danach wird, wenn die Zylindertemperatur eine Selbstentzündungstemperatur des Kraftstoffs vor dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes erreicht, eine Verbrennung explosionsartig mit dem Anteil der überreichen Kraftstoffmischung als ein Kern beschleunigt. Selbst während die Gesamtmenge der Kraftstoffeinspritzung durch die frühe und spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung viel größer als durch, eine normale Kraftstoffeinspritzung ist, um ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund einer derartigen Verbrennungsbedingung zu bewirken, verteilt sich der Kraftstoff, welcher durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingesprüht bzw. eingespritzt wird, über das gesamte Innere der Verbrennungskammer 4 und stellt eine vorgemischte, magere Kraftstoffmischung darin zur Verfügung. Da die Menge an Kraftstoff, welche nur durch die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, nicht zu groß ist, wird die überreiche Kraftstoffmischung, welche durch die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung gestellt wird, nicht eine Bedingung mit übermäßigem Kraftstoff bilden. Darüber hinaus sind eine Verdampfung und Zerstäubung von Kraftstoff der überreichen Kraftstoffmischung und ein Mischen des Kraftstoffs mit Luft signifikant aufgrund einer Reaktionshitze der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung verbessert, wodurch eine Erzeugung von Rauch beschränkt wird. Gemäß dem Abgasreinigungssystem 100 wird im Gegensatz zu bekannten Systemen ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert, um sich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne ein Erhöhen von Rauch in dem Abgas anzunähern, woraus resultierend das Abgas in einem fetten bzw. angereicherten Zustand angeordnet wird, um das NOx-Absorptionsmittel des katalytischen Wandlers 22 zu beaufschlagen bzw. zu zwingen, NOx-Emissionen daraus freizugeben bzw. freizusetzen. Mit anderen Worten wird das NOx-Absorptionsmittel ohne ein Erhöhen von Rauch im Abgas und unter gleichmäßigem Beibehalten seiner NOx-Absorptionskapazität aufgefrischt. Weiters wird ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels nur durchgeführt, wenn von einer Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität erwartet wird, daß sie resultierend aus einem Anstieg in einem abgeschätzten Niveau einer NOx-Absorption auftritt, und die Luft-Kraftstoff-Steuerung wird durchgeführt, um ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis in den mageren Zustand, während das Niveau einer NOx-Absorption niedrig ist, zu ändern, so daß der Kraftstoffverbrauch insgesamt während eines Betriebs des Motors 1 verbessert wird. Darüber hinaus wird während eines Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis nahe zu dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis nur durch ein Erhöhen der Menge einer Kraftstoffeinspritzung umgeschaltet, wenn der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich einer hohen Motorlast arbeitet, so daß Fluktuationen in der Motorleistung des Motors 1 klein sind, selbst wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Motorbetriebsbereich von hoher Motorlast umgeschaltet wird, worin eine große Menge an Kraftstoff üblicherweise eingespritzt wird, wobei dies die Fahrgäste mit einem komfortablen Fahrgefühl versorgt. In dieser Ausführungsform wird, wenn eine Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels zu befürchten ist, ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels nur für einen Zyklus durchgeführt. Es kann jedoch ein Umschalten nahe zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine vorbestimmte Periode (beispielsweise einige Sekunden) seit einem Auftreten von Bedenken betreffend eine Verschlechterung der NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels aufrecht erhalten werden. Andererseits wird mit Ausnahme des Motorbetriebsbereichs eines Betriebs bei hoher Motorlast das Einlaßdrosselventil 14 geschlossen, um die Menge an Einlaßluft, welche in die Verbrennungskammer 4 zugelassen wird, gleichzeitig mit einem Erhöhen der Menge einer Kraftstoffeinspritzung zu reduzieren. Dementsprechend wird ein Anstieg in der Motorleistung, welcher einen Anstieg in der Menge einer Kraftstoffeinspritzung begleitet, durch einen Abfall aufgrund der Menge an Einlaßluft aufgehoben, so daß Fluktuationen der Motorleistung aufgrund des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geeignet geregelt bzw. gesteuert werden, woraus resultierend der Fahrgast nur eine geregelte bzw. gesteuerte Verschlechterung eines komfortablen Fahrgefühls erfährt, welches durch das Umschalten von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen bewirkt wird.
Die Bedingungen einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung werden nun in größerem Detail untersucht. Wie oben beschrieben, muß, um ein nahezu stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein durchschnittliches Luft- Kraftstoff-Verhältnis in die Verbrennungskammer 4 zu liefern und um auch einen Anstieg im Rauch zu vermeiden, ein Kraftstoffnebel, welcher durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung gestellt wird, ausreichend und homogen in der Verbrennungskammer 4 verteilt und vollständig verdampft und zerstäubt werden, um mit Luft gemischt zu werden. Um dies zu realisieren, muß die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung wenigstens in einer ersten Hälfte eines Verdichtungshubes von jedem Zylinder 2 durchgeführt werden. Obwohl sich eine Verdampfung und Zerstäubung eines Kraftstoffnebels und ein Mischen mit Luft im allgemeinen signifikant aufgrund von Druck, Feuchtigkeit und eines Einlaßstroms in der Verbrennungskammer 4 ändern, schreiten sie im wesentlichen in Übereinstimmung mit einem Verstreichen einer Zeit nach einer Kraftstoffeinspritzung fort, so daß es erwünscht ist, eine Kraftstoffeinspritzung früh durchzuführen, wenn eine Motordrehzahl höher ist, um eine lange Zeitperiode für eine Verdampfung und Zerstäubung eines Kraftstoffnebels und ein Mischen mit Luft zur Verfügung zu stellen. Daher ist, wie in Fig. 7 gezeigt, für den Zeitpunkt einer frühen Einspritzung bevorzugt, daß er zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes (nach BTDC 350ºCA) und einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes (vor BTDC 90º CA) liegt und in einem Bereich (schraffiert in Fig. 7) liegt, wo er weiter vorgestellt wird, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Aus diesem Grund wurden, wie dies durch eine virtuelle Linie in Fig. 7 illustriert ist, Messungen des Motorausgangsdrehmoments durchgeführt, während der Zeitpunkt der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung zu nehmend von ungefähr um den oberen Totpunkt eines Kompressionshubes vorverlegt wird, wobei die Motordrehzahl konstant gehalten wird. Das Resultat ist in Fig. 8 gezeigt. Wie augenscheinlich bzw. offensichtlich, wird gezeigt, daß ein Motorausgangsdrehmoment zunehmend ansteigt, wenn der Zeitpunkt einer unterteilte Kraftstoffeinspritzung zu dem schraffierten Bereich in Fig. 7 vorverlegt wird, und ist daher kaum änderbar, selbst wenn der Zeitpunkt der unterteilten Kraftstoffeinspritzung in den schraffierten Bereich vorverlegt wird. Dies zeigt an, daß, wenn der Zeitpunkt der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt außerhalb des schraffierten Bereichs verlegt wird, eine Verdampfung und Zerstäubung eines Kraftstoffnebels und ein Mischen mit Luft unzureichend sind und beschleunigt werden, wenn der Zeitpunkt der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung weiter vorverlegt wird, und daß andererseits, wenn der Zeitpunkt einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung in den schraffierten Bereich vorverlegt wird, eine Verdampfung und Zerstäubung eines Kraftstoffnebels und ein Mischen mit Luft zufriedenstellend bzw. ausreichend sind. Darüber hinaus wurden Messungen einer Änderung im Motorausgangsdrehmoment in bezug auf eine Änderung im Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, welches sich auf ein Verhältnis der Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zu der Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung bezieht. Wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist, welche das Resultat von Messungen zeigt, wird gezeigt, daß das Motorausgangsdrehmoment ausreichend hoch bei Verhältnissen bei einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung zwischen 8 und 23% wird. Dies geht zurück auf die Tatsache, daß die Kaltflammenreaktion einer vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung, welche durch eine frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung gestellt wird, sich nicht wirksam bis zum Ende eines Verdichtungshubes fortsetzt, wenn das Verhältnis der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung geringer als 8% ist, und daß eine Verdampfung und Zerstäubung eines Kraftstoffnebels, welcher durch die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung gestellt wird, und ein Mischen mit Luft kaum ausreichend aufgrund der Reaktionshitze beschleunigt werden, und daß andererseits ein Anteil der vorgemischten, mageren Kraftstoffmischung früh mit einem nachteiligen Effekt eines Erzeugens einer sogenannten entgegengesetzten Betätigungskraft selbstentzündet wird, wenn das Verhältnis bzw. der Anteil der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung großer als 23% ist. Diese empirischen Werte waren die Daten von einem Vierzylinder- Dieselmotor mit 2000 cm³ Hubraum, welcher mit voller Motorlast bei 1000 U/min betrieben wurde. Darüber hinaus wurde die Gesamtmenge einer Kraftstoffeinspritzung durch die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung und die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung geringfügig geändert, um eine konstante Menge, d. h. 1,5 Bosch, an Rauch zu erhalten (wobei dies durch ein Rauchmeßgerät GSM-2, hergestellt von Tsukasa-Sokken Company, gemessen wurde). Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Übereinstimmung mit der Änderung in der Gesamtmenge an Kraftstoffeinspritzung war ausgedrückt als Überschußluftverhältnis (λ) ungefähr 1,22 (eine ungefähre Sauerstoffkonzentration von 3 bis 4% des Abgases) für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 0%; in ähnlicher Weise etwa 1,2 für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 7%; ungefähr 1,15 (ungefähr 2,5% Sauerstoffkonzentration in dem Abgas) für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 11%; ungefähr 1,09 für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 16%; ungefähr 1,01 (ungefähr 0,2% Sauerstoffkonzentration in dem Abgas) für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 21%; und ungefähr 1,06 für ein Verhältnis einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung von 26%.
Derart ist in Übereinstimmung mit den experimentellen Resultaten, welche in Fig. 9 gezeigt sind, unter Berücksichtigung von Motorleistungsmerkmalen und einem Kraftstoffverbrauch des Motors 1 bei beschränkter Raucherzeugung für die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung bevorzugt, daß sie von 8 bis 23% beträgt und noch bevorzugter von 10 bis 20% mit noch günstigeren Resultaten beträgt.
Während in der obigen Ausführungsform das Einlaßdrosselventil 14 als ein Einlaßsteuermittel angeordnet ist und gedrosselt wird, um die Menge an Einlaßluft zu reduzieren, welche in die Verbrennungskammer 4 eingelassen wird, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis konvergiert, kann die Menge an Einlaßluft durch ein Erhöhen der Menge einer Abgasrezirkulation beispielsweise durch ein Öffnen des Abgasrezirkulationsventils 24 reduziert werden, wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis um das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis annähert. Darüber hinaus kann in dem Bereich von Motorbetriebsbedingungen, wo ein Aufladen ausreichend durch den Turbolader 25 durchgeführt wird, die Menge an Einlaßluft durch ein Regeln bzw. Steuern der variablen Schaufeln 21b der Turbine 21 reduziert werden, um eine Aufladeeffizienz zu reduzieren. Andernfalls kann die Menge an Einlaßluft durch ein einfaches Absenken des Aufla dedrucks reduziert werden, indem die Abgasklappe (nicht gezeigt) des Turboladers 25 beaufschlagt wird.
Gemäß der Kraftstoffeinspritzsteuerung in der oben beschriebenen Ausführungsform wird, wenn für das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels bestimmt bzw. festgestellt wird, daß es das bestimmte Niveau einer NOx- Absorption erreicht hat, ein Anstieg in der Menge einer Kraftstoffeinspritzung unmittelbar für eine Korrektur durchgeführt und die Menge an Kraftstoff wird durch die unterteilte Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, während der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich von hohen Motorlasten arbeitet. Es kann jedoch eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden, nachdem die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr in zwei Teile unterteilt wurde, nämlich eine Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrL und eine Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrT unmittelbar nach einem Beginn der Kraftstoffeinspritzsteuerung, welche die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung nur während eines Aufhebens der frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung durchführt und die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchführt, um Kraftstoff einzuspritzen, um zunehmend die Menge an Kraftstoff mit einem Verstreichen der Zeit anzuheben, wie dies beispielsweise in Fig. 10 gezeigt ist, bis die Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrL geliefert wird. Auf diese Weise wird die Motorleistung nicht fluktuieren, da die Menge einer Kraftstoffeinspritzung kaum an dem Beginn einer Kraftstoffeinspritzsteuerung erhöht wird und danach zunehmend mit einem Verstreichen der Zeit nachfolgend auf einen zunehmenden Anstieg in der Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung ansteigt. Dementsprechend wird die Motorleistung sanft geändert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, und ein natürliches Fahrgefühl wird zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann unmittelbar nach einem Beginn der Umschaltsteuerung bzw. -regelung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse ein Anstieg in der Motorleistung, welcher durch einen Anstieg in einer Menge der Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, durch ein Verzögern des Zeitpunkts einer späteren Kraftstoffeinspritzung aufgehoben bzw. kompensiert werden, um einen Abfall in der Motorleistung zu bewirken. In einem derartigen Fall kann der Zeitpunkt einer späteren Einspritzung zunehmend mit einem Verstreichen der Zeit seit einem Beginn der Kraftstoffeinspritzsteuerung vorverlegt und zu dem ursprünglichen Zeitpunkt rückgestellt werden. Darüber hinaus kann unmittelbar nach einem Beginn der Umschaltsteuerung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse die Motorleistung durch ein zunehmendes Absenken der Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung abgesenkt werden. In einem derartigen Fall kann die Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung zunehmend mit einem Verstreichen der Zeit seit einem Beginn der Kraftstoffeinspritzsteuerung angehoben werden.
Fig. 11A bis 11C zeigen ein Zeitdiagramm einer Kraftstoffeinspritzsteuerung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung wurden, da ein Abgasreinigungssystem 100 dasselbe in seiner Gesamtstruktur wie dasjenige der vorangehenden Ausführungsform ist, welche in Fig. 1 gezeigt ist, dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Elemente und Teile zu bezeichnen, und eine Erläuterung dieser Elemente und Teile wird weggelassen. In dem Abgasreinigungssystem 100 dieser Ausführungsform wird, wenn das Niveau einer NOx-Absorption eines NOx-Absorptionsmittels eines katalytischen Wandlers 22 ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat und daher angenommen wird, daß der katalytische Wandler 22 einer Verschlechterung einer NOx-Absorptionskapazität unterliegt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 nahe zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wie dies vorher beschrieben wurde, eine Kraftstoffeinspritzung in eine primäre, unterteilte Kraftstoffeinspritzung um den oberen Totpunkt eines Kompressionshubes und eine sekundäre, unterteilte Kraftstoffeinspritzung in einer Periode von dem Beginn eines Einlaßhubes zu einer ersten Hälfte eines Expansionshubes unterteilt, wie dies in Fig. 11B oder 11C gezeigt ist. Diese Kraftstoff einspritzsteuerung, welche die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit 35 durchführt, wird spezifisch unten beschrieben.
Fig. 12A und 12B sind ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine der Kraftstoffeinspritzsteuerung illustriert, welche für jeden vorbestimmten Kurbelwellenwinkel vor einem Einlaßhub unabhängig für jeden Zylinder 2 durchgeführt wird und welche jedoch für jede vorbestimmte Periode durchgeführt werden kann, während der Motor 1 in einem normalen Motorbetriebsbereich arbeitet. Wenn die Sequenzlogik beginnt, gelangt eine Regelung bzw. Steuerung zu Blocken bei den Schritten S101 bis S103, wo eine Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase und ein Zeitpunkt einer Basis- Kraftstoffeinspritzung jeweils aus Karten gelesen werden, und eine Abschätzung eines Niveaus einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels wird nachfolgend bei Schritt S103 durchgeführt. Die Kraftstoffeinspritzungskarte, in welcher eine optimale Menge einer Kraftstoffeinspritzung Q empirisch in Übereinstimmung mit einer Änderung in dem Gaspe dalweg und einer Motordrehzahl definiert ist, wie dies beispielsweise in Fig. 13 gezeigt ist. In dieser Karte ist die Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase definiert, daß sie mit einem Anstieg im Gaspedalweg und mit einem Anstieg in der Motordrehzahl größer wird.
Nachfolgend wird bei Schritt S104 eine Beurteilung durchgeführt, ob das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels des katalytischen Wandlers 22 ein bestimmtes Niveau erreicht hat oder nicht. Dann wird, wenn sich das Niveau einer NOx-Absorption noch immer unterhalb des bestimmten Niveaus befindet, bei Schritt S110 eine andere Entscheidung bzw. Beurteilung durchgeführt, ob sich der Motor 1 in einem beschleunigenden Antriebszustand befindet oder nicht. Andererseits wird, wenn das Niveau einer NOx- Absorption das bestimmte Niveau erreicht hat oder wenn sich der Motor 1 in einem beschleunigenden Fahrzustand befindet, dann ein Auffrischungsflag F1 in einen Zustand "1" bei Schritt S105 gesetzt. Dieses Auffrischungsflag F1 zeigt an, daß es sich innerhalb der Auffrischungsperiode für ein Freisetzen von absorbierten NOx-Emissionen von dem NOx-Absorptionsmittel durch ein Regeln bzw. Steuern eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses befindet, um in einen fetten bzw. angereicherten Zustand um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu gelangen. Nach einem Ändern einer Zeitgeberzählung T1, welche einen Fortschritt der Auffrischungsperiode anzeigt, um eine Erhöhung von eins bei Schritt S106, wird bei Schritt S107 eine Entscheidung durchgeführt, ob die Zeitgeberzählung T1 eine bestimmte Zeitgeberzählung T10 erreicht hat oder nicht. Die bestimmte Zeitgeberzählung T10 entspricht einer Zeit, welche erforderlich ist, um NOx-Emissionen, welche durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert werden, im wesentlichen voll ständig freizusetzen bzw. abzugeben, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nahe zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt bzw. gesteuert wurde. Die bestimmte Zeitgeberzählung T10 kann in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen, wie beispielsweise einer Zeit, korrigiert werden, für welche der Motor 1 kontinuierlich mit einer mageren Kraftstoffmischung arbeitet, und für Lastbedingungen, in welchen der Motor 1 für diese Zeit betrieben wird.
Wenn die Zeitgeberzählung T1 noch nicht die bestimmte Zeitgeberzählung T10 bei Schritt S107 erreicht hat, mit anderen Worten, wenn sie sich unverändert innerhalb der Auffrischungsperiode befindet, wird die Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase korrigierend angehoben und als eine korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr bei Schritt S108 bestimmt, um ein durchschnittliches Luft- Kraftstoff-Verhältnis in die Verbrennungskammer 4 nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu liefern. Beispielsweise wird eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung, welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine Menge an Einlaßluft liefert, welche durch den Luftdurchflußsensor 11 detektiert wird, basierend auf der Menge an Einlaßluft bestimmt. Die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr kann empirisch unter Bezug auf eine Motorlast bestimmt werden, welche basierend auf einem Gaspedalweg gefunden und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 in der Form einer Karte gespeichert wird.
Danach wird die korrigierte Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr in zwei Teile unterteilt, eine Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 und eine Menge einer sekundären Kraftstoffeinspritzung Qr2, und Zeitpunkte TQr1 und TQr2 für diese primäre und sekundäre Kraftstoffeinspritzung werden bei Schritt S109 bestimmt. Die Zeitpunkte einer primären und sekundären Kraftstoffeinspritzung sind spezifisch in Fig. 11A-11C beispielhaft gezeigt. Der Zeitpunkt TQr1, bei welchem die Einspritzeinrichtung 5 öffnet, um die primäre Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, wird mehr von BTDC 5ºCA als einem Standardzeitpunkt mit einem Anstieg in der Menge der primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 vorverlegt und im Gegensatz dazu mehr mit einer Reduktion in der Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 verzögert. Mit anderen Worten wird die primäre Kraftstoffeinspritzung als normaler, primärer Kraftstoff an einem Ende eines Kompressionshubes (nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes) durchgeführt. Andererseits wird der Zeitpunkt TQr2, zu welchem die Einspritzeinrichtung 5 öffnet, um die sekundäre Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, eingestellt, um sich entweder innerhalb einer Vor-Kraftstoffeinspritzperiode, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes (zwischen BTDC 350ºCA und BTDC 90ºCA) liegt, wie dies in Fig. 11B gezeigt ist, oder einer Nach-Kraftstoffeinspritzperiode zu befinden, welche zwischen dem Abschluß einer primären Kraftstoffeinspritzung und einer ersten Hälfte eines Expansionshubes (zwischen ATDC 15ºCA-ATDC 20ºCA) liegt, wie dies in Fig. 11C gezeigt ist, und wird weiter mit einem Anstieg in der Motorlast vorverlegt und im Gegensatz dazu mit einer Abnahme in der Motorlast verzögert. Mit anderen Worten nimmt die sekundäre Kraftstoffeinspritzung wie die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung in der vorangehenden Ausführungsform die Form einer Vor-Kraftstoffeinspritzung an, welche früher als die primäre Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, wäh rend der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich von höheren Motorlasten arbeitet, und nimmt andererseits die Form einer Nach-Kraftstoffeinspritzung an, welche nach der primären Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, wenn sich der Motor 1 in dem Motorbetriebsbereich von geringeren Motorlasten befindet. Darüber hinaus wird ein Verhältnis der Menge einer sekundären Kraftstoffeinspritzung Qr2 relativ zu der Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 (welche als ein Verhältnis einer sekundären Kraftstoffeinspritzung bezeichnet wird) empirisch vorher unter Bezugnahme auf eine Motorlast und Motordrehzahl bestimmt und elektronisch in der Form einer Karte gespeichert. Wenn die sekundäre Kraftstoffeinspritzung die Form einer Vor-Kraftstoffeinspritzung annimmt, befindet sich die sekundäre Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich zwischen 8 und 23% und wird auf höher in dem Bereich mit einem Anstieg in der Motorlast geändert. Andererseits befindet sich, wenn die sekundäre Kraftstoffeinspritzung die Form einer Nach-Kraftstoffeinspritzung annimmt, das Verhältnis der sekundären Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich zwischen 30 und 50% und wird auf geringer mit einem Anstieg in der Motorlast in diesem Bereich geändert. Derart wird, wenn das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels das bestimmte Niveau erreicht und angenommen wird, daß der katalytische Wandler 22 eine Verschlechterung der NOx-Absorptionskapazität als Konsequenz antrifft, die Menge einer Kraftstoffeinspritzung Q für eine Korrektur erhöht, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu liefern, wodurch das NOx-Absorptionsmittel aufgefrischt wird. Zur selben Zeit wird die Menge einer Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile unterteilt - eine Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 und eine Menge einer sekundären Kraftstoffeinspritzung Qr2, um dadurch eine Erzeu gung von Rauch zu beschränken. Die Frequenz einer Kraftstoffeinspritzung ist nicht auf zweimal begrenzt und die primäre und sekundäre Kraftstoffeinspritzung können weiter in mehrere Anteile unterteilt werden. Darüber hinaus kann eine sogenannte Pilot-Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor einer Ausführung der primären Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden.
Wenn als ein Resultat der bei Schritt S110 durchgeführten Beurteilung bestimmt wird, daß sich der Motor 1 außerhalb des beschleunigenden Antriebs Zustands befindet, oder wenn als ein Resultat der bei Schritt S107 durchgeführten Beurteilung, bestimmt wird, daß die Zeitgeberzählung T1 die bestimmte Zeitgeberzählung T10 erreicht hat, wird, selbst wenn sich der Motor 1 in dem beschleunigenden Fahrzustand befindet, nach einem Rücksetzen des Auffrischungsflags F1 auf einen Zustand von "0" bei Schritt S111 und der Zeitgeberzählung T1 auf null bei Schritt S112 die Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase, welche bei Schritt S102 gelesen wird, als die Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 bei. Schritt S113 verwendet. Spezifisch wird, während das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels unterhalb des bestimmten Niveaus verbleibt, die Menge einer Kraftstoffeinspritzung nicht angehoben bzw. erhöht, solange sich der Motor 1 außerhalb des beschleunigenden Fahrzustands befindet und die normale, primäre Kraftstoffeinspritzung einfach durchgeführt wird. Derart ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 an einer mageren Seite angeordnet, um dadurch einen Kraftstoffverbrauch während des gesamten Betriebs des Motors 1 zu verbessern. Darüber hinaus wird, da eine Anforderung bzw. Nachfrage für eine hohe Motorleistung auftritt, wenn der Motor 1 in dem beschleunigenden Fahrzustand arbei tet, während die Menge einer Kraftstoffeinspritzung erhöht wird, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Effekt eines Erhöhens der Motorleistung anzunähern, ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels durchgeführt. Derart wird die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels viel hoher durch ein Erhöhen einer Frequenz eines Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels gehalten. Darüber hinaus werden, wenn ein Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während eines Übergangs von dem normalen Fahrzustand zu dem beschleunigenden Fahrzustand auftritt, Fluktuationen der Motorleistung, welche nachfolgend auf eine Änderung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auftreten, angenommen, um ein angenehmes Fahrgefühl zu erhalten.
Nachfolgend auf die Bestimmung der Mengen einer primären und sekundären Kraftstoffeinspritzung Qr1 und Qr2 und von Zeitpunkten TQr1 und TQr2 für diese primäre und sekundäre Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S109 wird bei Schritt S114 in Fig. 12B eine Entscheidung durchgeführt, ob erwartet wird oder nicht, eine Vor-Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Wenn dieser Zeitpunkt TQr2 für eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Vor-Kraftstoffeinspritzungsperiode bei Schritt S109 eingestellt wurde, zeigt dies an, daß erwartet wird, daß eine Vor-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, worauf eine andere Beurteilung bzw. Entscheidung bei Schritt S115 durchgeführt wird, ob es den Zeitpunkt für die Vor-Kraftstoffeinspritzung erreicht hat oder nicht. Diese Beurteilung wird basierend auf einem Kurbelwellenwinkelsignal durchgeführt. Nach einem Abwarten bei Schritt S115, bis der Zeitpunkt einer Vor-Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, wird die Vor-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S116 durchgeführt. Wenn nicht erwar tet wird, eine Vor-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S114 durchzuführen, oder nach einem Verwenden der Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase als die Menge einer primären Kraftstoffeinspritzung Qr1 bei Schritt S113, wenn bei Schritt S110 bestimmt wird, daß sich der Motor 1 außerhalb des beschleunigenden Fahrzustands befindet, oder wenn bei Schritt S107 bestimmt wird, daß die Zeitgeberzählung T1 die bestimmte Zeitgeberzählung T10 erreicht hat, oder nach einem Ausführen der Zeitgebung einer Vor-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S116, wird nachfolgend eine andere Entscheidung bei Schritt S117 durchgeführt, ob dies der Zeitpunkt für die primäre Kraftstoffeinspritzung ist oder nicht. Diese Beurteilung wird basierend auf einem Kurbelwellenwinkelsignal durchgeführt. Nach einem Abwarten bei Schritt S117, bis der Zeitpunkt für die primäre Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, wird die primäre Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S118 durchgeführt. Danach wird bei Schritt S119 eine Entscheidung durchgeführt, ob erwartet wird, eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Wenn erwartet wird, eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, dann wird bei Schritt S120 eine andere Entscheidung durchgeführt, ob sie den Zeitpunkt der Nach-Kraftstoffeinspritzung erreicht hat oder nicht. Diese Entscheidung wird basierend auf einem Kurbelwellenwinkelsignal durchgeführt. Nach einem Warten bei Schritt S120, bis der Zeitpunkt für eine Nach-Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, wird die Nach-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S121 durchgeführt. Andererseits befiehlt, wenn bei Schritt S119 nicht erwartet wird, eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, oder wenn die Nach-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S121 durchgeführt wurde, der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerroutine.
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine einer Abgasrezirkulationssteuerung durch die elektronische Steuereinheit 35 illustriert, welche periodisch wiederholt wird. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen, welche für verschiedene Regel- bzw. Steuerparameter repräsentativ sind, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), die Menge an Einlaßluft und einen Gaspedalweg bei Schritt S201, ein Basisverhältnis einer Abgasrezirkulation EGRb von einer Abgasrezirkulations-Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und einer Motordrehzahl gelesen, welche von dem Kurbelwellenwinkel bei Schritt S202 gefunden wird. Diese Abgasrezirkulations- Steuerkarte, wie sie in Fig. 15 beispielhaft gezeigt ist, definiert geeignete Abgasrezirkulationsverhältnisse, welche empirisch in bezug auf einen Gaspedalweg und eine Motordrehzahl bestimmt wurden, und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Die Basis-Abgasrezirkulationverhältnisse EGRb werden so definiert, um mit einer Abnahme in dem Gaspedalweg und/oder mit einer Abnahme in der Motordrehzahl größer zu werden. Nachfolgend wird eine Zielmenge von Einlaßluft q aus einer Einlaßluft-Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und der Motordrehzahl bei Schritt S203 gelesen. Die Menge an frischer Einlaßluft bezieht sich auf die Menge an Luft, welche in die Verbrennungskammer 4 eingebracht wird, mit Ausnahme der Menge an Abgas, welches rezirkuliert wird, und wird durch den Luftströmungssensor 11 detektiert bzw. festgestellt. Die Einlaßluft-Steuerkarte, wie sie in Fig. 16 beispielhaft gezeigt ist, definiert geeignete Mengen an Einlaßluft, welche empirisch in bezug auf einen Gaspedalweg und eine Motordrehzahl bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Die Menge an Einlaßluft q wird definiert, um mit einem Anstieg im Gaspedalweg und/oder mit einer Zunahme in der Motordrehzahl großer zu werden. Das Abgasrezirkulationsverhältnis bezieht sich auf ein Verhältnis einer Menge an Abgas, welches rezirkuliert wird, relativ zu einer Gesamtmenge davon, welche in die Verbrennungskammer 4 eingebracht wird. Darüber hinaus steigt typischerweise in einem Direkteinspritzungs-Funkenzündungstyp eines Dieselmotors, während die Erzeugung von NOx-Emissionen effektiver bzw. wirksamer beschränkt bzw. begrenzt werden kann, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 durch ein Erhöhen der Menge einer Abgasrezirkulation kleiner gemacht werden kann, jedoch im Gegensatz dazu, wie dies beispielhaft in Fig. 18 gezeigt ist, Rauch stark an, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu gering wird. Daher werden das Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb und die Zielmenge an Einlaßluft q, welche bei Schritt S202 bzw. S203 bestimmt wurden, so eingestellt, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 des Motors 2 so gering wie möglich innerhalb eines Bereichs aufrecht zu erhalten, wo kein scharfer Anstieg in der Rauchmenge bewirkt wird.
Nachfolgend wird bei Schritt S204 eine Beurteilung durchgeführt, ob das Auffrischungsflag F1, welches während der Kraftstoffeinspritzsteuerung gesetzt wurde, auf hoch steht. Wenn das Auffrischungsflag F1 auf hoch steht, werden das Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb und die Zielmenge an Einlaßluft q jeweils in Übereinstimmung mit einer Motorlast korrigiert, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 auf kleiner zu ändern, d. h. zu einer reichen bzw. angereicherten Seite bei Schritt S205 zu werden. Spezifisch wird ein Korrekturwert des Abgasrezirkula tionsverhältnisses EGRm aus einer Abgasrezirkulations-Korrekturkarte gelesen und zu dem Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb hinzugefügt. In ähnlicher Weise wird eine Korrekturmenge an Einlaßluft qm aus einer Einlaßluft-Korrekturkarte gelesen und von der Zielmenge an Einlaßluft q abgezogen. Obwohl diese Abgasrezirkulations-Korrekturkarte und die Einlaßluft-Korrekturkarte nicht gezeigt sind, weisen sie jeweils geeignete Korrekturwerte auf, welche jeweils empirisch in bezug auf Motorlasten bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Beide Korrekturwerte EGRm und qm werden bestimmt, um mit einer Zunahme in der Motorlast kleiner zu werden. Die Korrekturen des Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRb werden so eingestellt bzw. festgelegt, um nicht einen zu großen Anstieg in der Menge der Abgasrezirkulation zu bewirken, welche zu einem zufälligen Feuer führt.
Nach den Korrekturen des Basis-Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRb und der Zielmenge an Luft q bei Schritt S205 oder wenn bei Schritt S204 bestimmt wird, daß das Auffrischungsflag F1 auf niedrig steht, wird ein Korrekturwert eines Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b, welches notwendig ist, um ein Abgasrezirkulationsverhältnis feedback zu steuern, aus einer Abgasrezirkulations-Steuerkarte, wie sie beispielsweise in Fig. 19 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer Abweichung der Menge an frischer Einlaßluft, welche durch den Luftströmungssensor 11 detektiert wird, von der korrigierten Zielmenge an Einlaßluft q bei Schritt S206 gelesen. Die Abgasrezirkulations-Steuerkarte definiert einen geeigneten Korrekturwert eines Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b, welcher empirisch unter Bezugnahme auf Abweichungen zwischen der Menge an frischer Einlaßluft und der korrigierten Zielmenge an Einlaßluft bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Speichereinheit 35 gespeichert wurde. Der Korrekturwert eines Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b wird definiert, um mit einem Anstieg in einer Abweichung zwischen der Menge an frischer Einlaßluft und dem korrigierten Zielwert an Einlaßluft geringer zu werden, wenn die Menge an frischer Einlaßluft größer ist als die korrigierte Zielmenge an Einlaßluft, und um mit einer Zunahme in einer Abweichung zwischen der Menge an frischer Einlaßluft und der korrigierten Zielmenge an Einlaßluft größer zu werden, wenn die Menge an frischer Einlaßluft geringer ist als die korrigierte Zielmenge an Einlaßluft. Es wird jedoch eine tote Zone an einem Bereich zur Verfügung gestellt, wo die Zielmenge an Einlaßluft nahe der Menge an frischer Einlaßluft ist.
Bei Schritt S207 wird ein Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt durch ein Addieren des Korrekturwerts des Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b zu dem Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb bestimmt. Nachfolgend wird ein Regel- bzw. Steuersignal ausgegeben, um das elektromagnetische Ventil 28 zu betätigen, um dadurch einen negativen Druck bzw. Unterdruck zu regeln bzw. zu steuern und das Abgasrezirkulationsventil 24 entsprechend dem Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt bei Schritt S208 anzutreiben, und dann befiehlt der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Abgasrezirkulations-Steuerroutine. In der Abgasrezirkulationssteuerung muß die Feedbacksteuerung durch die Schritte S206 und S207 nicht immer durchgeführt werden.
Mit der Abgasrezirkulationssteuerung wird das Abgasrezirkulationsventil 24 geregelt bzw. gesteuert, um zu öffnen, um ein Abgasrezirkulationsverhältnis großer zu machen, während das Auffrischungsflag F1 auf hoch ist, d. h. innerhalb der Auffrischungsperiode für ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels des katalytischen Wandlers 22, als wenn es sich außerhalb der Auffrischungsperiode befindet. Darüber hinaus wird die Zielmenge an frischer Einlaßluft in Übereinstimmung mit einer Abnahme in der Menge an Einlaßluft reduziert, welche die Änderung im Abgasrezirkulationsverhältnis begleitend auftritt. Dementsprechend wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 von jedem Zylinder kleiner, d. h. es ändert sich zu einer angereicherten Seite, um sich ungefähr dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne ein übermäßiges Erhöhen der Kraftstoffeinspritzung während der Kraftstoffeinspritzsteuerung anzunähern. Darüber hinaus bewirkt die Abnahme in dem Ausmaß bzw. der Menge an Einlaßluft einen Abfall in der Motorleistung, so daß eine Erhöhung in der Motorleistung, welche durch einen Anstieg in der Menge an Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, aufgehoben wird, woraus resultierend Fluktuationen der Motorleistung reduziert werden. Zusätzlich macht ein Ein- bzw. Zulassen von Abgas in die Verbrennungskammer 4 eine Kraftstoffverbrennung entsprechend langsam, um ein Mischen von Kraftstoff mit Luft und ein Verdampfen und Zerstäuben der Kraftstoffmischung mit einem Effekt eines Verbesserns der Verbrennbarkeit der Kraftstoffmischung und eines Regelns bzw. Steuerns einer Erzeugung von Rauch und daraus folgend auch einer Regelung bzw. Steuerung des Niveaus von NOx-Emissionen zu unterstützen.
Die Abgasrezirkulationssteuerung kann durch ein Detektieren bzw. Feststellen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch einen linearen O&sub2;-Sensor, welcher in dem Abgasdurchtritt 20 installiert ist, und eine Feedback-Steuerung bzw. -Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden, um sich einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern.
Fig. 19 ist ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine einer Steuerung eines Einlaßdrosselventils illustriert, welche periodisch wiederholt wird. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen, welche für verschiedene Regel- bzw. Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), die Menge an frischer Einlaßluft und einen Gaspedalweg, bei Schritt S301 repräsentativ sind, ein(e) Basis-Einlaßdrosselventilöffnung oder -hub TVb aus einer Drosselventil-Steuerkarte in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen, nämlich dem Gaspedalweg und einer Motordrehzahl, welche aus dem Kurbelwellenwinkel gefunden wird, bei Schritt S302 gelesen. Die Drosselventil-Steuerkarte, wie sie in Fig. 20 beispielhaft gezeigt ist, definiert einen Einlaßdrosselventilhub bzw. -weg TVb in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen, welche in zwei Regionen, nämlich eine Region (A) niedriger Last und niedriger Motordrehzahl und eine Region (B) hoher Last und hoher Motordrehzahl, unterteilt sind und welcher empirisch bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Der Basis-Einlaßdrosselventilhub TVb wird definiert, daß er relativ kleiner in der Region (A) niedriger Last und niedriger Drehzahl als in der Region (B) hoher Last und hoher Motordrehzahl ist. Dies aus dem Grund eines Sicherstellens einer ausreichenden Menge einer Abgasrezirkulation durch den Abgasrezirkulationsdurchtritt 24 durch ein Erhöhen eines negativen Drucks bzw. Unterdrucks (Absenken eines Einlaßdrucks) durch ein Schließen des Einlaßdrosselventils 14 selbst in der Region niedriger Last und niedriger Motordrehzahl, wo ein Einlaßunterdruck insbesondere niedrig ist.
Nachfolgend wird ein Schritt S303 eine Beurteilung durchgeführt, ob das Auffrischungsflag F1 auf hoch ist oder nicht. Wenn das Auffrischungsflag auf hoch verbleibt (F1 = 1), zeigt dies an, daß es sich innerhalb der Auffrischungsperiode befindet, worauf eine Ziel-Einlaßdrosselventilöffnung oder ein -hub TVt durch ein Abziehen eines Korrekturwerts TVm von der Basis-Einlaßdrosselventilöffnung TVb bei diesem Schritt S304 bestimmt wird, und ein Regel- bzw. -Steuersignal entsprechend dem Ziel-Einlaßdrosselventilhub TVt wird an das elektromagnetische Ventil 14 ausgegeben, um das Einlaßdrosselventil 14 anzutreiben, bis der Ziel-Einlaßdrosselventilhub TVt bei Schritt S305 erreicht wird. Andererseits zeigt, wenn das Auffrischungsflag F1 auf niedrig rückgesetzt ist (F1 = 0), dies an, daß es sich außerhalb der Auffrischungsperiode befindet, worauf das elektromagnetische Ventil 14 das Einlaßdrosselventil 14 bis zu dem Basis-Einlaßdrosselventilhub TVb bei Schritt S305 antreibt, und dann befiehlt der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Einlaßdrosselventil-Steuerroutine.
D. h., während der Auffrischungsperiode, in welcher das Auffrischungsflag F1 auf hoch verbleibt und das NOx-Absorptionsmittel des katalytischen Wandlers 22 aufzufrischen ist, wird der Einlaßdrosselventilhub TVb kleiner gemacht, woraus ein Reduzieren der Menge an frischer Einlaßluft im Vergleich mit einer Periode verschieden von der Auffrischungsperiode resultiert. Daraus resultierend steigt ein Einlaßunterdruck an, um einen Anstieg in der Menge an Abgas zur Verfügung zu stellen, welches durch den Abgasrezirkula tionsdurchtritt 24 mit einem Effekt eines Bewirkens einer weiteren Reduktion in der Menge an frischer Einlaßluft rezirkuliert wird. Dann wird derselbe Effekt wie derjenige der Abgasrezirkulationssteuerung resultierend aus der Abnahme in der Menge an Einlaßluft erhalten, um Fluktuationen der Motorleistung zu reduzieren, welche das Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses begleiten.
Fig. 21 ist ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine einer Turboladersteuerung mit variabler Geometrie illustriert, welche periodisch wiederholt wird. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen bei Schritt S401, welche für verschiedene Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), einen Einlaßdruck, die Menge an frischer Einlaßluft und einen Gaspedalweg, repräsentativ sind, eine Basis-Düsenquerschnittsfläche VGTb aus einer Steuerkarte eines Turboladers variabler Geometrie in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen, nämlich dem Gaspedalweg und einer Motordrehzahl, welche aus dem Kurbelwellenwinkel gefunden wird, bei Schritt S402 gelesen. Die Steuerkarte für den Turbolader variabler Geometrie, wie sie beispielhaft in Fig. 22 gezeigt ist, definiert eine Basis-Düsenquerschnittsfläche in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen, welche in zwei Bereiche bzw. Regionen unterteilt sind und welche empirisch bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Die Basis- Düsenquerschnittsfläche VGTb wird definiert, um mit einem Anstieg im Gaspedalweg und/oder einem Anstieg in der Motordrehzahl großer zu werden. Dies stellt einen Anstieg in der Abgasgeschwindigkeit mit einem Effekt einer Verbesserung der Aufladeeffizienz zur Verfügung.
Nachfolgend wird bei Schritt S403 eine Beurteilung durchgeführt, ob das Auffrischungsflag F1 auf hoch ist oder nicht. Wenn das Auffrischungsflag auf hoch verbleibt (F1 = 1), zeigt dies an, daß es sich innerhalb der Auffrischungsperiode befindet, worauf eine Ziel-Düsenquerschnittsfläche VGTr durch ein Hinzufügen eines Korrekturwerts VA zu der Basis-Düsenquerschnittsfläche VGTb bei diesem Schritt S404 bestimmt wird, und ein Steuersignal entsprechend dem Ziel- Einlaßdrosselventilhub TVt wird an das elektromagnetische Ventil 31 bei Schritt S405 ausgegeben, um die variablen Schaufeln 21b der Turbine 21 anzutreiben, bis sie die Ziel- Düsenquerschnittsfläche VGTr erreichen. Andererseits zeigt, wenn das Auffrischungsflag F1 auf niedrig rückgestellt wird (F1 = 0), dies an, daß es sich außerhalb der Auffrischungsperiode befindet, worauf das elektromagnetische Ventil 31 die variablen Schaufeln 21b der Turbine 21 bei Schritt S405 antreibt, bis die Basis-Düsenquerschnittsfläche VGTb erreicht wird, und dann befiehlt der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Steuerroutine des Turboladers mit variabler Geometrie.
Mit anderen Worten wird während der Auffrischungsperiode, in welcher das Auffrischungsflag F1 auf hoch verbleibt und das NOx-Absorptionsmittel des katalytischen Wandlers 22 aufzufrischen ist, die Düsenquerschnittsfläche VGTb mit dem Resultat eines Reduzierens der Aufladefähigkeit im Vergleich mit einer Periode verschieden von der Auffrischungsperiode großer gemacht. Daraus resultierend tritt eine Reduktion in der Aufladeeffizienz auf, welche eine Reduktion in der Menge an frischer Einlaßluft bewirkt. Derart wird derselbe Effekt wie derjenige der Abgasrezirkulationssteuerung und der Einlaßdrosselventilsteuerung erhalten, um Fluktuationen der Motorleistung zu reduzieren, welche das Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses begleiten.
Selbst in der zweiten Ausführungsform wird ebenso wie in der ersten Ausführungsform eine Basismenge an Kraftstoff Qbase üblicherweise durch eine Überdeckungs- bzw. Überlagerungseinspritzung von der Einspritzeinrichtung 5 an dem Ende eines Kompressionshubes von jedem Zylinder 2, wie dies in Fig. 11(A) gezeigt ist, während eines Motorbetriebs eingespritzt, und die Luft-Kraftstoff-Mischung wird in der Verbrennungskammer 4 von jedem Zylinder mit einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf einer mageren Seite verbrannt. NOx-Emissionen, welche während der Verbrennung eines derartigen mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt werden, werden durch das NOx-Absorptionsmittel des katalytischen Wandlers 22 absorbiert. Andererseits wird, wenn das Niveau einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels so hoch wird, daß es das bestimmte Niveau einer NOx-Absorption überschreitet, die Kraftstoffeinspritzsteuerung durchgeführt, um einen Anstieg in der Menge an Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, um sich einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern. Mit anderen Worten wird, während die Basismenge an Kraftstoff Qbase bis zu einer korrigierten Menge an Kraftstoff Qr angehoben wird, die Menge an Einlaßluft durch die Abgasrezirkulationssteuerung, die Einlaßdrosselventilsteuerung und die Steuerung des Turboladers mit variabler Geometrie reduziert. Zur selben Zeit wird, wenn der Motor 1 in dem Bereich hoher Last arbeitet, die Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile - eine Vor-Kraftstoffeinspritzung und eine primäre Kraftstoffeinspritzung -, wie in Fig. 11(B) gezeigt, unterteilt, woraus resultierend derselbe Effekt wie derjenige in der ersten Ausführungsform erhalten wird. Darüber hinaus wird, wenn der Motor 1 in dem Bereich niedriger Last arbeitet, eine Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile - eine primäre Kraftstoffeinspritzung und eine Nach-Kraftstoffeinspritzung unmittelbar nach einem Abschließen der primären Kraftstoffeinspritzung-, wie in Fig. 11(C) gezeigt, unterteilt. Dann wird die Nach-Kraftstoffeinspritzung unmittelbar nach der primären Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer 4 bei extrem hoher Temperatur und hohem Druck zu liefern, woraus resultierend der Kraftstoffnebel rasch verdampft und zerstäubt wird und der meiste Teile des Kraftstoffs vollständig verbrannt wird und daraus resultierend eine Erzeugung von Rauch, durch welche die unvollständige Verbrennung von Kraftstoff begleitet wird, beschränkt wird. Darüber hinaus wird bei einem Vergleich mit dem Fall, wo die Nach-Kraftstoffeinspritzung von einem Expansionshub zu einem Auslaßhub durchgeführt wird, wie dies konventionell üblich ist, die Menge an nicht-verbranntem Kraftstoff, welcher aus der Verbrennungskammer 4 ausgebracht wird, signifikant reduziert. Insbesondere besteht, da ein Erfordernis für eine niedrige Motorleistung und eine niedrige Gesamtmenge an in dem Bereich niedriger Last einzuspritzendem Kraftstoff besteht, kein Auftreten eines raschen Anstiegs in der Rauchmenge noch einer scharfen bzw. abrupten Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs, selbst wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um sich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern.
Fig. 23 zeigt ein experimentelles Resultat eines Vergleichstests der Menge an Rauch relativ zu einer Überschußluftmenge zwischen einer unterteilten Kraftstoffeinspritzung, beinhaltend eine primäre Kraftstoffeinspritzung und eine Nach-Kraftstoffeinspritzung, und einer Überlagerungskraftstoffeinspritzung, umfassend die primäre Kraftstoffeinspritzung. Das empirische Resultat war die Daten eines Vierzylinder-Dieselmotors mit 2.000 cm³ Hubraum, welcher bei 1.500 U/min in dem Bereich niedriger Motorlast betrieben wurde. Darüber hinaus wurde die Gesamtmenge an Kraftstoff, welcher einzuspritzen war, in zwei gleiche Teile für die primäre Kraftstoffeinspritzung und die Nach- Kraftstoffeinspritzung unterteilt, welche bei festgelegten Zeitpunkten bei BTDC 5ºCA bzw. ATDC 20ºCA durchgeführt wurden. Wie dies aus Fig. 23 ersichtlich ist, hat sich gezeigt, daß im Zusammenhang mit der Überlagerungskraftstoffeinspritzung die Menge an Rauch signifikant absinkt, wenn ein durchschnittliches Überschlußluftverhältnis (λ) in der Verbrennungskammer 4 größer als 1,6 ist, und jedoch scharf ansteigt, wenn das Überschußluftverhältnis (λ) zunehmend von 1,6 absinkt. Es wird gezeigt, daß Rauch in doppelter Menge gegenüber einem Erzeugen bei einem durchschnittlichen Überschußluftverhältnis (λ) von großer als 1,6 erzeugt wird, wenn ein durchschnittliches Überschußluftverhältnis (λ) eins (1) ist, d. h. bei dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis. Im Gegensatz dazu ist in Verbindung mit der unterteilten Kraftstoffeinspritzung die Menge an Rauch, welche bei einem durchschnittlichen Überschußluftverhältnis (λ) von 1,2 oder zwischen 1,2 und 1,6 erzeugt wird, nahezu dieselbe wie diejenige bei einem durchschnittlichen Überschußluftverhältnis (λ) von größer als 1,6, und Rauch verbleibt ausreichend weniger in der Menge selbst bei durchschnittlichen Überschußluftverhältnissen (λ) von eins (1). Insbesondere bei einem Überschußluftverhältnis (λ) von eins (1) ist die Menge an Rauch, welche während der unterteilten Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, geringer als ungefähr ein Viertel der Rauchmenge, welche während der Überlagerungskraftstoffeinspritzung erzeugt wird. Aus dem Resultat dieser Beurteilung wird verstanden, daß eine Raucherzeugung signifikant bzw. beträchtlich durch ein Einspritzen von Kraftstoffeinspritzung durch die unterteilte Kraftstoffeinspritzung beschränkt wird. Derart regelt bzw. steuert das Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der zweiten Ausführungsform ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4, daß es sich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert, ohne einen starken bzw. scharfen, quantitativen Anstieg von Rauch und eine bemerkenswerte Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu begleiten, und frischt dementsprechend das NOx-Absorptionsmittel auf, selbst wenn der Motor 1 in dem Bereich niedriger Motorlast arbeitet, um aufgefrischt werden zu können. Darüber hinaus stellt die Nach-Kraftstoffeinspritzung einen Anstieg in nicht-verbrannten HC- und CO-Emissionen im Abgas zur Verfügung, welche mit NOx-Emissionen reagieren, woraus resultierend NOx-Emissionen reduziert werden, um ein Freisetzen von NOx-Emissionen aus dem NOx-Absorptionsmittel zu unterstützen, wodurch rasch das NOx-Absorptionsmittel aufgefrischt wird. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform wird ein Auffrischen des NOx-Absorptionsmittels nur durchgeführt, wenn von dem NOx-Absorptionsmittel erwartet wird, daß es seine NOx-Absorptionsfähigkeit aufgrund einer übermäßigen Absorption von NOx-Emissionen abgesenkt hat, und ein Kraftstoffverbrauch wird für die gesamte Betriebsperiode des Motors 1 verbessert. Es kann auch ohne ein Abschätzen eines Niveaus einer NOx-Absorption des NOx-Absorptionsmittels durchgeführt werden, um periodisch ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 zu regeln bzw. zu steuern, um sich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern.
Fig. 24 zeigt ein experimentelles Resultat eines Tests eines Verhältnisses der Rauchmenge und des Kraftstoffverbrauchs relativ zu einem Zeitpunkt einer Nach-Kraftstoffeinspritzung. Das empirische Resultat waren die Daten eines Vierzylinder-Dieselmotors mit 2.000 cm³ Hubraum, welcher bei einer bestimmten, niedrigen Motorlast bei 1.500 U/min betrieben wurde. Weiters wurde, während die Gesamtmenge an Kraftstoff bestimmt wurde, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bewirken, welches sich um das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis annähert, sie in zwei gleiche Teile für die primäre Kraftstoffeinspritzung und die Nach-Kraftstoffeinspritzung unterteilt, welche bei auf BTDC 5ºCA bzw. ATDC von 10º bis 30ºCA festgelegt wurden. Wie klar aus Fig. 24 verständlich, zeigt die Rauchmenge eine drastische Reduktion, wenn die Nacheinspritzung in dem Kurbelwellenwinkelbereich von ATDC 15º bis ATDC 25ºCA durchgeführt wird. In diesem Kurbelwellenwinkelbereich verschlechtert sich jedoch der Kraftstoffverbrauch stärker, wenn sich der Zeitpunkt der Nach-Kraftstoffeinspritzung verzögert. Dementsprechend wurde entdeckt bzw. gefunden, daß, wenn dem Kraftstoffverbrauch Priorität zugeteilt wird, der Zeitpunkt der Nach-Kraftstoffeinspritzung bevorzugt vorverlegt werden soll. In dem Licht des Gegenstands der vorliegenden Erfindung sind, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um sich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern, sowohl eine Zunahme in der Rauchmenge bei dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis und eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs beschränkt, wobei der Zeitpunkt der Nach- Kraftstoffeinspritzung als insbesondere bevorzugt betrachtet wird, daß er zwischen ATDC 15ºCA bis ATDC 20ºCA liegt.
Fig. 25 zeigt ein experimentelles Resultat eines Tests des Verhältnisses von Rauchmenge und Kraftstoffverbrauch relativ zu einem Verhältnis einer Nach-Kraftstoffeinspritzung, welches sich auf das Verhältnis der Menge einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Nach-Kraftstoffeinspritzung relativ zu der Menge einer Kraftstoffeinspritzung durch die primäre Kraftstoffeinspritzung bezieht. Das empirische Resultat waren die Daten von einem Vierzylinder-Dieselmotor mit 2.000 cm³ Hubraum, welcher mit einer bestimmten, niedrigen Motorlast bei 1.500 U/min betrieben wurde, und die primäre Kraftstoffeinspritzung und die Nach-Kraftstoffeinspritzung wurden jeweils bei auf BTDC 5ºCA und ATDC 20ºCA durchgeführt. Messungen wurden für verschiedene Nach-Kraftstoffeinspritzverhältnisse zwischen 0 und 70% durchgeführt. Wie klar aus Fig. 25 verständlich, wird der beste Kraftstoffverbrauch erzielt, wenn das Nach-Kraftstoffeinspritzverhältnis 0% ist, mit anderen Worten, wenn die gesamte Kraftstoff menge durch die primäre Kraftstoffeinspritzung auf einmal eingespritzt wird, wobei jedoch die Rauchmenge zu groß für den besten Kraftstoffverbrauch ist, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Darüber hinaus sinkt, wenn das Nach- Kraftstoffeinspritzverhältnis zunehmend von 0% ansteigt, die Rauchmenge ungefähr linear entsprechend einer Änderung in dem Nach-Kraftstoffeinspritzverhältnis ab und im Gegensatz dazu steigt das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zunehmend mit einer Änderungsrate, welche stark bei einem Nach- Kraftstoffeinspritzverhältnis ansteigt, welches ungefähr 50% überschreitet. Es ist in der Auswertung offenbart worden, daß für das Nach-Kraftstoffeinspritzverhältnis bevorzugt ist, daß es weniger als 50% beträgt. Daraus resultierend ist im Licht eines Beschränkens sowohl eines Anstiegs in der Rauchmenge als auch einer Verschlechterung eines Kraft stoffverbrauchs für das Nach-Kraftstoffeinspritzverhältnis bevorzugt, daß es zwischen ungefähr 30 bis 50% liegt.
Fig. 26 zeigt ein experimentelles Resultat eines Tests einer Änderung im Kraftstoffverbrauchsverhältnis relativ zu einer Änderung im Überschußluftverhältnis. Der Test wurde durchgeführt, indem die Gesamtmenge der Kraftstoffeinspritzung in zwei gleiche Teile für die primäre Kraftstoffeinspritzung und die Nach-Kraftstoffeinspritzung unterteilt wurde, welche bei auf BTDC 5ºCA bzw. ATDC 20ºCA jeweils festgelegten Zeitpunkten durchgeführt wurden. Messungen wurden für verschiedene Gesamtmengen einer Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, welche Überschußluftverhältnisse (λ) zwischen 1 und 1,7 zur Verfügung stellen. Wie dies aus Fig. 26 klar ersichtlich ist, erfährt das Kraftstoff verbrauchsverhältnis eine starke Verschlechterung, wenn der Überschußluftfaktor (λ) 1,4 erreicht und darunter sinkt. Derart ist es im Licht einer Beschränkung einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses bevorzugt, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 auf ein Verhältnis so hoch wie möglich auf einer mageren Seite zu regeln bzw. zu steuern, selbst wenn es geregelt bzw. gesteuert wird, um sich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern. In der zweiten Ausführungsform wird während eines Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels des katalytischen Konverters 22, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um sich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzunähern, die Menge an Kraftstoff in zwei Teile, einerseits für eine Vor-Kraftstoffeinspritzung und eine primäre Kraftstoffeinspritzung, wenn der Motor 1 in einem Bereich hoher Motorlast arbeitet, und andererseits für eine primäre Kraftstoff- und eine Nach-Kraftstoffein spritzung unterteilt, wenn der Motor 1 in dem Bereich niedriger Motorlast arbeitet. Es kann jedoch damit das Auslangen gefunden werden, indem eine Kraftstoffeinspritzung in zwei unterteilte Kraftstoffeinspritzungen - eine primäre Kraftstoffeinspritzung und eine Nach-Kraftstoffeinspritzung - unterteilt wird, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um sich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis nur dann anzunähern, wenn der Motor 1 in dem Bereich niedriger Motorlast arbeitet. Darüber hinaus können, obwohl ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis in allen vier Zylindern 2 des Motors 1 während eines Auffrischens des NOx-Absorptionsmittels des katalytischen Wandlers 22 zu konvergieren, die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die unterteilte Kraftstoffeinspritzung lediglich für einige Zylinder 2 durchgeführt werden.
Fig. 27A und 27B zeigen ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzsteuerung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. Da die gesamte Struktur des Abgasreinigungssystems 100 für einen Dieselmotor, auf welches sich diese Ausführungsform bezieht, dieselbe ist wie diejenige der ersten Ausführungsform, welche in Fig. 1 gezeigt, wird eine detaillierte Beschreibung der dritten Ausführungsform unter Verwendung derselben Bezugs zeichen, um sich auf gleiche oder ähnliche Teile zu beziehen, weggelassen. In der dritten Ausführungsform verwendet das Abgasreinigungssystem 100 einen katalytischen Dreiweg-Wandler 22, welcher ein Edelmetall oder Edelmetalle, wie beispielsweise Platin, Rhodium und dgl., auf Aluminiumoxid oder dgl. trägt, welcher in dem Abgas- bzw. Auslaßdurchtritt 20 des Dieselmotors 1 installiert ist, und während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 zu dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis über den gesamten Bereich von gewöhnlichen bzw. üblichen Motorbetriebsbedingungen geregelt bzw. gesteuert wird, wird eine Kraftstoffeinspritzung durch zwei Teile - eine primäre Kraftstoffeinspritzung und eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung - auf dieselbe Weise wie in der zweiten Ausführungsform durchgeführt. Eine Kraftstoff einspritzsteuerung wird unabhängig für jeden Zylinder bei jedem bestimmten Kurbelwellenwinkel (CA) vor einem Einlaßhub durchgeführt. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen bei Schritt S501, welche für verschiedene Regel- bzw. Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), die Menge an frischer Einlaßluft, einen Gaspedalweg und eine Sauerstoffkonzentration, repräsentativ sind, eine Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase unter Bezugnahme auf eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und einer Motordrehzahl, welche aus dem Kurbelwellenwinkel gefunden wird, bestimmt und zur selben Zeit wird ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unter Bezugnahme auf eine andere Kraftstoffeinspritzungs-Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und der Motordrehzahl bestimmt. Nachfolgend wird bei Schritt S503 eine Beurteilung durchgeführt, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 gleich oder niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei diese Beurteilung praktischerweise auf der Basis einer Sauerstoffkonzentration durchgeführt wird, welche durch ein Ausgangs- bzw. Ausgabesignal von dem O&sub2;-Sensor 17 repräsentiert wird. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich oder niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird eine Korrekturmenge einer Kraftstoffeinspritzung Qf/b, welche für eine Feedbacksteuerung eines Luft-Kraftstoff- Verhältnisses notwendig ist, durch ein Abziehen eines bestimmten Werts α von der vorhergehenden Korrekturmenge einer Kraftstoffeinspritzung Qf/b bei Schritt S504 bestimmt. Andererseits wird, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse größer sind als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine Korrekturmenge einer Kraftstoffeinspritzung Qf/b durch ein Addieren des bestimmten Werts α zu der vorangehenden Korrekturmenge einer Kraftstoffeinspritzung Qf/b bei Schritt S505 bestimmt. Nachdem der Korrekturwert der Kraftstoffeinspritzung Qf/b bei Schritt S504 oder S505 bestimmt wurde, wird eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr, welche einzuspritzen ist, durch ein Addieren der Korrekturmenge der Kraftstoffeinspritzung Qf/b zu der Basismenge einer Kraftstoffeinspritzung Qbase bei Schritt S506 bestimmt und Mengen an Kraftstoff Qr1 und Qr2 für eine primäre Kraftstoffeinspritzung bzw. eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung, in welche die Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr unterteilt wird, und Zeitpunkte TQr1 und TQr2 für diese primäre Kraftstoffeinspritzung und sekundäre Kraftstoffeinspritzung werden bei Schritt S507 auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform bestimmt, wie dies in Fig. 12A gezeigt ist. Nachfolgend gelangt die Steuerung zu den Schritten S508 bis S515 in Fig. 27B, welche jeweils den Schritten S114 bis S121 in der zweiten Ausführungsform entsprechen, welche in Fig. 12B gezeigt ist. D. h., es wird bei Schritt S508 eine Entscheidung durchgeführt, ob erwartet wird oder nicht, eine Vor-Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Wenn erwartet wird, daß eine Vor- Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, dann wird bei Schritt S509 eine andere Entscheidung bzw. Beurteilung durchgeführt, ob der Zeitpunkt für eine Vor-Kraftstoffeinspritzung erreicht worden ist oder nicht. Nach einem Warten bei Schritt S509, bis der Zeitpunkt für eine Vor-Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, wird die Vor-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S510 durchgeführt. Wenn bei Schritt S508 nicht erwartet wird, daß eine Vor-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, oder nachdem die Vor-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S510 durchgeführt wurde, wird bei Schritt S511 darauffolgend eine weitere Entscheidung durchgeführt, ob es der Zeitpunkt für eine primäre Kraftstoffeinspritzung ist oder nicht. Nach einem Warten bei Schritt S511, bis der Zeitpunkt der primären Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, wird die primäre Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S512 durchgeführt. Danach wird eine weitere Beurteilung bei Schritt S513 durchgeführt, ob erwartet wird, daß eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Wenn erwartet wird, daß eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, dann wird, nachdem bei Schritt S514 abgewartet wurde, bis der Zeitpunkt für eine Nach-Kraftstoffeinspritzung gekommen ist, die Nach-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S515 durchgeführt. Wenn bei Schritt S513 nicht erwartet wird, daß eine Nach-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, oder wenn die Nach-Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S515 durchgeführt wurde, dann kehrt die Sequenzlogik für eine andere Ausführung der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerroutine zurück.
In der Kraftstoffeinspritzsteuerung wird, während ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 von jedem Zylinder 2 auf der Basis eines Ausgangssignals von dem O&sub2;- Sensor 17, welcher in dem Ausgangsdurchtritt 20 installiert ist, während eines Betriebs des Dieselmotors 1 feedback-gesteuert ist, um um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis zu konvergieren, die Menge an Kraftstoff in zwei Teile unterteilt, welche durch eine zweiteilige, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtung 5 für jeden Zylinder eingespritzt werden.
Fig. 29 ist ein Flußdiagramm, welches eines Sequenzroutine einer Abgasrezirkulationssteuerung illustriert, welche periodisch wiederholt wird. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen bei Schritt S601, welche für verschiedene Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), die Menge an Einlaßluft und einen Gaspedalweg, repräsentativ sind, ein Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb aus einer Basis-Abgasrezirkulations-Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und einer Motordrehzahl, welche aus dem Kurbelwellenwinkel gefunden wird, bei Schritt S602 gelesen, und eine Zielmenge einer Einlaßluft q wird nachfolgend aus einer Einlaßluft- Steuerkarte in Übereinstimmung mit dem Gaspedalweg und der Motordrehzahl bei einem Schritt S603 gelesen. Obwohl diese Steuerkarten ähnlich zu denjenigen sind, welche in Fig. 15 und 16 gezeigt sind, ist das Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb so definiert, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu veranlassen, um sich dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis leichter im Vergleich zu der Zielmenge an Einlaßluft q anzunähern. Ein Korrekturwert eines Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b wird aus einer Abgasrezirkulationsverhältnis-Steuerkarte bei Schritt S604 gelesen und ein Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt wird nachfolgend durch ein Addieren des Korrekturwerts des Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRf/b zu dem Basis-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRb bei Schritt S605 bestimmt. Bei Schritt S606 wird ein Steuersignal ausgegeben, um das elektromagnetische Ventil 28 zu betätigen, um dadurch das Abgasrezirkulationsventil 24 entsprechend dem Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt anzutreiben, und dann ordnet der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Abgasrezirkulations-Steuerroutine an.
Wie oben beschrieben, wird das Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt durch ein Feedback-Steuern und Korrigieren eines Basis-Abgasrezirkulationsverhältnisses EGRb auf der Basis einer Abweichung zwischen einer tatsächlichen Menge an frischer Einlaßluft, welche von einem Ausgabesignal von dem Luftdurchflußsensor 11 gefunden wird, und einer Zielmenge an frischer Einlaßluft q bestimmt, und das Abgasrezirkulationsventil 24 wird angetrieben, um das Ziel-Abgasrezirkulationsverhältnis EGRt zu erreichen.
Fig. 30 ist ein Flußdiagramm, welches eine Sequenzroutine einer Einlaßdrosselventilsteuerung illustriert, welche periodisch wiederholt wird. Wenn die Sequenzlogik beginnt, wird nach einem Lesen von Signalen bei Schritt S701, welche für verschiedene Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), die Menge an frischer Einlaßluft und einen Gaspedalweg repräsentativ sind, ein(e) Basis-Einlaßdrosselventilöffnung oder -hub TVb aus einer Drosselventil-Steuerkarte, wie sie beispielsweise in Fig. 31 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen bei Schritt S702 gelesen. Spezifisch definiert die Drosselventil-Steuerkarte einen Einlaßdrosselventilhub TVb in Übereinstimmung mit Gaspedalwegen, welche in zwei Bereiche bzw. Regionen unterteilt sind, d. h. einen Bereich einer geringen Gaspedalbewegung und einen Bereich einer großen Gaspedalbewegung, und welche empirisch bestimmt und elektronisch in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 35 gespeichert wurden. Der Basis-Einlaßdrosselventil hub TVb wird definiert, um mit einer Abnahme in dem Gaspedalweg in dem Bereich eines kleinen Gaspedalwegs kleiner zu werden, wodurch die Menge an frischer Einlaßluft mit einem Effekt verringert wird, daß sich ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis leicht dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis annähert, und um andererseits etwas geringer mit einem Anstieg in dem Gaspedalweg in dem Bereich eines großen Gaspedalwegs zu werden, wodurch ein Einlaßdruck mit einem Effekt eines Zulassens von Abgas in ausreichender Menge in einen Einlaßluftstrom erhöht wird.
Bei Schritt S603 wird ein Steuersignal entsprechend dem Basis-Einlaßdrosselventilhub TVb an das elektromagnetische Ventil 14 ausgegeben, um das Einlaßdrosselventil 14 anzutreiben, bis der Basis-Einlaßdrosselventilhub TVb erreicht ist, und dann ordnet der abschließende Schritt eine Rückkehr für eine andere Ausführung der Einlaßdrosselventil- Steuerroutine an.
In der Einlaßdrosselventilsteuerung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert, um um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Betriebs des Dieselmotors 1 zu konvergieren, so daß der katalytische Dreiweg-Wandler in dem Auslaßdurchtritt 20 wirksam Niveaus von HC-, CO- und NOx- Emissionen in dem Abgas absenkt, um das Abgas zu reinigen, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Darüber hinaus wird die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, in zwei Teile für eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung unterteilt, um eine Erzeugung einer großen Rauchmenge zu verhindern, selbst wenn ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungs kammer 4 erreicht wird. Mit anderen Worten reinigt der katalytische Dreiweg-Wandler Abgase, ohne durch einen Anstieg in der Menge an Rauch in den Abgasen begleitet zu sein.
Das Abgasreinigungssystem 100 der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann andere Varianten und Ausführungsformen beinhalten. Beispielsweise kann, obwohl in den entsprechenden Ausführungsformen das Abgasreinigungssystem 100 auf einen Dieselmotor angewandt ist, es als ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Direkteinspritzungs-Funkenzündungstyp eines Dieselmotors und einen Direkteinspritzungs-Funkenzündungs typ eines Benzinmotors angewandt werden.
In dem Abgasreinigungssystem 100, in welchem ein katalytischer Dreiweg-Wandler 22 in dem Auslaßdurchtritt 20 des Dieselmotors 1 installiert ist, kann, während der Dieselmotor 1 adaptiert ist, um normal in der Region hoher Motorlast zu arbeiten, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 des Dieselmotors 1 geregelt bzw. gesteuert wird, um um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis zu konvergieren, die Menge an Kraftstoff, welche einzuspritzen ist, in zwei Teile für eine frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung und eine spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung unterteilt werden, wie dies in Fig. 32 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 32, welche ein Flußdiagramm zeigt, welches eine Sequenzroutine einer Kraftstoffeinspritzsteuerung illustriert, welche periodisch durchgeführt wird, beginnt die Sequenzlogik und die Steuerung gelangt direkt zu einem Block bei Schritt S701, wo verschiedene Steuerparameter, beinhaltend wenigstens einen Kurbelwellenwinkel (CA), eine Sauerstoffkonzentration, eine Menge an frischer Einlaßluft, einen Gaspedalweg, gelesen werden. Nachfolgend wird eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr, welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis liefert, auf einer Kraftstoffeinspritzungs-Steuerkarte in Übereinstimmung mit einem Ziel-Motorausgangsdrehmoment bestimmt, welches auf der Basis eines Gaspedalwegs und einer Motordrehzahl bestimmt wird, welche von dem Kurbelwellenwinkel bei Schritt S702 gefunden wird, und die Menge einer Kraftstoffeinspritzung Qr wird in zwei Teile, nämlich eine Menge einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrL und eine Menge einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung QrT bei Schritt S703 unterteilt. Nach einem Warten, bis ein Zeitpunkt einer frühen, unterteilten Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S704 erreicht ist, wird die frühe, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um die Menge an Kraftstoff QrL bei Schritt S705 einzuspritzen. In ähnlicher Weise wird nach einem Warten, bis ein Zeitpunkt einer späteren, unterteilten Kraftstoffeinspritzung bei Schritt S706 erreicht wird, die spätere, unterteilte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um die Menge an Kraftstoff QrT bei Schritt S705 einzuspritzen.
Gemäß der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzsteuerung wird dem Dieselmotor 1 ermöglicht, bei einem ungefähr stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten, ohne die Rauchmenge in dem Abgas zu erhöhen. Ähnlich zu der dritten Ausführungsform werden HC-, CO- und NOx-Emissionen in dem Abgas signifikant effektiv in dem Niveau durch den katalytischen Dreiweg-Wandler abgesenkt, welcher in dem Auslaßdurchtritt 20 installiert ist. Darüber hinaus kann in den entsprechenden, vorher beschriebenen Ausführungsformen, obwohl das Abgasreinigungssystem 100 adaptiert ist, um zu bewirken, daß der Katalysator bzw. Katalysatorwandler 22 NOx-Emissionen von dem NOx-Absorptionsmittel mit der Hilfe einer Regelung bzw. Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer 4 freigibt, um nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, damit das Auslangen gefunden werden, indem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 4 geregelt bzw. gesteuert wird, um niedriger (auf einer fetten bzw. angereicherten Seite) als das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis zu sein, um dadurch zu bewirken, daß der Katalysator eine erhöhte Menge eines Reduktions- und Deoxidationsmaterials zur Verfügung stellt, mit welchem das NOx-Absorptionsmittel unterstützt wird, um NOx-Emissionen auszugeben bzw. freizusetzen.

Claims

1. Abgasreinigungssystem (100) einer Brennkraftmaschine (1) eines Typs, welcher eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (5) aufweist, welche Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (4) von jedem von mehreren Zylindern (2) einspritzt, und mit Abgasreinigungsmitteln bzw. -einrichtungen (22) ausgerüstet bzw. ausgestattet ist, welche in einem Abgasdurchtritt (20) angeordnet sind, durch welche Abgas von dem Motor bzw. der Brennkraftmaschine (1) ausgebracht wird, und Abgas wenigstens reinigt, während sich das Abgas auf einem geringen Niveau einer Sauerstoffkonzentration befindet, worin Kraftstoffeinspritzungs-Regel- bzw. -Steuermittel bzw. -einrichtungen (35), welche eine vorgegebene Menge eines durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (5) einzuspritzenden Kraftstoffes in wenigstens zwei Teile für eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung unterteilen, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge zwischen dem Beginn eines Ansaug- bzw. Einlaßhubes und einem Ende einer ersten Hälfte eines Verdichtungs- bzw. Kompressionshubes nachfolgend auf den Einlaßhub eingespritzt wird, während sich Abgas auf dem geringen Niveau einer Sauerstoffkonzentration befindet.

2. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1, worin der Motor bzw. die Brennkraftmaschine (1) ein Direkteinspritzungs-Fremd- bzw. - Funkenzündungstyp eines Dieselmotors ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Abgasreinigungsmittel (22) ein NOx-Absorptionsmittel umfassen, welches NOx-Emissionen in einem hohen Sauerstoffniveau von Abgas absorbiert, welches Sauerstoff im Überschuß enthält und absorbierte NOx- Emissionen in Antwort auf eine Abnahme in der Sauerstoffkonzentration des Abgases abgibt bzw. freisetzt, und die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35) die unterteilte Kraftstoffeinspritzung zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes folgend auf den Einlaßhub bewirken.

3. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1 und weiter gekennzeichnet durch:

Luft-Kraftstoff-Steuer- bzw. -Regelmittel (35) zum Regeln bzw. Steuern, daß sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert bzw. zu diesem konvergiert, und die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel, welche die unterteilte Kraftstoffeinspritzung bewirken, während die Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35) ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis regeln bzw. steuern, daß es sich in der Verbrennungskammer dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert bzw. zu diesem konvergiert.

4. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 2 oder 3 und weiters gekennzeichnet durch:

die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35), welche die Menge an Kraftstoff in zwei Teile für eine primäre bzw. erste Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes bewirkt wird, und eine sekundäre bzw. zweite Kraftstoffeinspritzung unterteilen, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes vor dem Kompressionshub und einem Ende einer ersten Hälfte des Kompressionshubes bewirkt wird.

5. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch:

daß eine Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, zwischen 8 und 23% einer Kraftstoffmenge beträgt, welche durch die Kraftstöffeinspritzeinrichtung (5) durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.

6. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch:

daß die sekundäre Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, nachdem ein Abgas- bzw. Auslaßventil des Zylinders (2) in dem Einlaßhub geschlossen wurde.

7. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch:

daß die Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35) ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer (4) regeln bzw. steuern, daß es sich ungefähr dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert bzw. zu diesem konvergiert.

8. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1, worin der Motor (1) ein Direkteinspritzungs-Funkenzündungstyp eines Dieselmotors ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Abgasreinigungsmittel (22) ein NOx-Absorptionsmittel umfassen, welches NOx-Emissionen in einem hohen Sauerstoffniveau von Abgas absorbiert, welches Sauerstoff im Überschuß enthält und absorbierte NOx- Emissionen in Antwort auf eine Abnahme in der Sauerstoffkonzentration des Abgases abgibt bzw. freisetzt.

9. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:

Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35) zum Regeln bzw. Steuern, daß sich ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer (4) eines bestimmten der mehreren Zylinder (2) einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einer angereicherten bzw. fetten Seite annähert bzw. konvergiert, welches gleich dem oder geringer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und die Kraftstoffeinspritz-Steuermittel (35), welche die unterteilte Kraftstoffeinspritzung in Verbindung mit der Verbrennungskammer (4) des bestimmten Zylinders bewirken.

10. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch:

11. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch:

daß die sekundäre Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel zwischen 10º und 20º nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes bewirkt wird.

12. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch:

daß die sekundäre Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel zwischen 15º und 25º nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes bewirkt wird.

13. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch:

14. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch:

daß eine Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, zwischen 30 und 50% einer Kraftstoffmenge beträgt, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.

15. Abgasreinigungssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch:

die Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35), welche ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis regeln bzw. steuern, daß es sich einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einer angereicherten Seite annähert, welches ungefähr gleich einem oder geringer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.

16. Abgasreinigungssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3, 9 und 11 bis 14, worin die Brennkraftmaschine (1) ein Dieselmotor ist und mit einem Abgasrezirkulationssystem (23, 24) ausgerüstet bzw. ausgestattet ist, welches einen Abgasrezirkulationsdurchtritt (23), durch welchen Abgas teil Weise in den Abgasdurchtritt (20) rezirkuliert wird, und Abgasrezirkulations- Regulationsmittel bzw. -einrichtungen (24) zum Regeln einer Menge von Abgas umfaßt, welche durch den Abgasrezirkulationsdurchtritt (23) rezirkuliert wird, gekennzeichnet dadurch:

daß die Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35) ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer (4) zwischen einer fetten bzw. angereicherten Seite, auf welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einer mageren Seite umschaltet, auf welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis ist, und mit Abgasrezirkulations-Steuermitteln bzw. -einrichtungen (28, 29) zum Regeln bzw. Steuern der Abgasrezirkulations-Regulationsmittel (24) ausgerüstet ist, um ein Abgasrezirkulationsverhältnis einer Menge von Abgas, welches in einen Einlaßluftstrom durch das Abgasrezirkulationssystem (23, 24) zugelassen wird, relativ zu einer Gesamtmenge an Ansaug- bzw. Einlaßluft, welche in die Brennkraftmaschine (1) eingebracht wird, größer zu machen, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel (35) ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer regeln bzw. steuern, um auf der angereicherten Seite zu sein, als wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel (35) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer steuern bzw. regeln, daß es sich auf der mageren Seite befindet.

17. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 3 oder 9, worin die Brennkraftmaschine ein Dieselmotor ist, gekennzeichnet durch:

Ansaug- bzw. Einlaßdrosselmittel bzw. -einrichtungen (14) zum Regulieren einer Menge an Einlaßluft, welche in die Verbrennungskammer (4) eingebracht wird, und die Luft-Kraftstoff-Steuermittel (35) zum Umschalten eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer (4) zwischen einer reichen bzw. angereicherten Seite, an welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einer mageren Seite, an welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und welche mit Einlaßluft-Steuermitteln (15, 16, 29) zum Regeln bzw. Steuern der Einlaßdrosselmittel (14) ausgerüstet ist, um eine Menge an Einlaßluft, welche in einen Einlaßdurchtritt (10) eingelas sen wird, geringer zu machen, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel (35) ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer regeln bzw. steuern, daß es sich auf der angereicherten Seite befindet, als wenn die Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel (35) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer steuern bzw. regeln, daß es sich auf der mageren Seite befindet.

18. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 4 oder 10, worin der Motor ein Dieselmotor ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35) einen Zeitpunkt, bei welchem die sekundäre Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, weiter vorverlegen, wenn eine Motorlast ansteigt.

19. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 4 oder 10, worin der Motor ein Dieselmotor ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, relativ zu einer Menge an Kraftstoff, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die primäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, ändern, daß sie geringer ist, wenn eine Motorlast abnimmt.

20. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1, worin der Motor ein Dieselmotor ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35) die Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) einzuspritzen ist, für in wenigstens zwei Teile für eine primäre Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders (2) durchgeführt wird, und eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung unterteilen, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes vor dem Kompressionshub und einem Ende einer ersten Hälfte des Kompressionshubes durchgeführt wird, so daß sich eine Sauerstoffkonzentration des Abgases bei geringer als 4% annähert bzw. konvergiert.

21. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1, worin der Motor ein Dieselmotor ist, gekennzeichnet dadurch:

daß die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35) eine Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) einzuspritzen ist, in wenigstens zwei Teile für eine primäre bzw. erste Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders (2) durchgeführt wird, und eine sekundäre bzw. zweite Kraftstoffeinspritzung unterteilen, welche zwischen einem Beginn der primären Kraftstoffeinspritzung und einem Ende einer ersten Hälfte des Kompressionshubes durchgeführt wird, so daß sich eine Sauerstoffkonzentration des Abgases bei geringer als 4 % annähert bzw. konvergiert.

22. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

einen Motorlastsensor (32), welcher arbeitet, um eine Motorlast zu detektieren, mit welcher der Motor bzw. die Brennkraftmaschine (1) arbeitet, und die Kraftstoffeinspritzungs-Steuermittel (35), welche die Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) einzuspritzen ist, in wenigstens zwei Teile für eine primäre bzw. erste Kraftstoffeinspritzung, welche nahe dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubes eines bestimmten Zylinders (2) bewirkt wird, und eine sekundäre bzw. zweite Kraftstoffeinspritzung unterteilen, welche zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes vor dem Kompressionshub und einem Ende einer ersten Hälfte des Kompressionshubes durchgeführt wird, so daß ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) durch die sekundäre Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, relativ zu der Menge, welche durch Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) einzuspritzen ist, niedriger wird, wenn die Motorlast ansteigt.

23. Abgasreinigungssystem (100) nach Anspruch 22, gekennzeichnet dadurch:

daß die sekundäre Kraftstoffeinspritzung entweder zwischen dem Beginn eines Einlaßhubes und einem Ende einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes folgend auf den Einlaßhub oder zwischen der Fertigstellung einer primä ren Kraftstoffeinspritzung und einem Ende einer ersten Hälfte eines Kompressionshubes folgend auf den Einlaßhub durchgeführt wird.