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Diese
Erfindung betrifft einen Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung
für einen
Motor, der mit einem Abgasreinigungskatalysator ausgestattet bzw.
ausgerüstet
ist, welcher ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor
einer Zündung
in einer Verbrennungskammer im Zylinder regelt bzw. steuert (nachfolgend
als ein "Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder" bezeichnet
bzw. erwähnt),
um magerer als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
einem vorbestimmten Bereich einer Seite niedriger Drehzahl und niedriger
Last zu sein, und eine Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
unter einem vorbestimmten Zustand durchführt. Außerdem betrifft die Erfindung
ein Kraftstoffsteuer- bzw. -regelverfahren für einen Motor und ein Computerprogrammprodukt
dafür.
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Herkömmlicherweise
ist diese Art eines Apparats zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung
für einen
Motor bekannt, welcher mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ausgestattet ist, um in eine Verbrennungskammer im Zylinder des
Motors zu blicken bzw. gerichtet zu sein, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung veranlaßt, Kraftstoff
hauptsächlich
während
eines Zylinderkompressionshubs einzuspritzen, um einen Zustand einer
geschichteten Verbrennung zu erzeugen, wenn sich der Motor in einem
vorbestimmten Bereich einer Seite einer niedrigen Drehzahl und niedrigen Last
befindet, und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung veranlaßt, Kraftstoff
hauptsächlich
während
eines Zylindereinlaßhubs
in einer Seite hoher Drehzahl oder hoher Last einzuspritzen, wie dies
in der japanischen Veröffentlichung
von Patentanmeldung Nr. 11-229856 geoffenbart ist.
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Im
oben erwähnten
Zustand einer geschichteten Verbrennung kann, da ein Gemisch bzw.
eine Mischung in einem Zustand verbrennt, wo das Gemisch ungleichmäßig in einer
Nähe einer
Zündkerze verteilt
ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder ein äußerst magerer
Zustand gemacht werden, wie beispielsweise A/F = 30–140, wodurch
die Kraftstoffverbrauchsrate wesentlich durch ein Verringern eines Pumpverlusts
oder Wärmeverlusts
im Vergleich mit einem homogenen Verbrennungszustand bzw. Zustand
einer homogenen Verbrennung verbessert werden kann.
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Dann
wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder der äußerst magere
Zustand, wie oben beschrieben, wird, ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
ebenso ein magerer Zustand. Mit anderen Worten wird im allgemeinen,
wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder im wesentlichen das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist, eine Sauerstoffkonzentration, die im Abgas verbleibt, geringer als
etwa 0,5%, und ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand zu dieser Zeit
wird ein Zustand entsprechend dem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
werden. Andererseits wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder mager wird, der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand mager, d.h.
ein Zustand höherer
Sauerstoffkonzentration. Aber es ist sehr schwierig, effizient bzw.
wirksam NOx in diesem Zustand höherer
Sauerstoffkonzentration zu verringern.
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Deshalb
ist im oben erwähnten
Stand der Technik der NOx ein Katalysator bereitgestellt bzw. vorgesehen,
der ein NOx absorbierendes Mittel enthält, welches NOx in einer Über schuß-Sauerstoffatmosphäre absorbiert
und NOx abgibt bzw. freigibt, wenn sich die Sauerstoffkonzentration
verringert, und in der Nähe
von diesem ist ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet, wobei der oben
erwähnte
NOx Katalysator veranlaßt
wird, NOx zu absorbieren, wenn der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
mager ist, während der
Drei-Wege-Katalysator veranlaßt
wird, NOx zu verringern und zu reinigen, das vom NOx Katalysator freigegeben
bzw. abgegeben wird, wenn der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand das
stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder
reicher als dieses wird.
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In
dieser Hinsicht weist im allgemeinen ein derartiges NOx absorbierendes
Mittel, wie oben beschrieben, ein Merkmal einer niedrigeren absorptiven Fähigkeit
für NOx
bei höherer
NOx absorptiver Menge auf. Deshalb wird im oben erwähnten Stand
der Technik, wenn ein Motorbetrieb im Zustand einer geschichteten
Verbrennung länger
andauert, er zum Zustand einer homogenen Verbrennung verschoben bzw.
geschaltet, und der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand wird durch ein
zwangsweises Ändern
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder in die reichere Seite vor der wesentlichen Abnahme der
NOx absorptiven Leistung durch den NOx Katalysator reicher gemacht,
um NOx aus dem NOx Katalysator abzugeben und es mit dem Drei-Wege-Katalysator
zu verringern und zu reinigen (nachfolgend als eine zwangsweise
NOx Reinigung bezeichnet).
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Auch
wird in dem oben erwähnten
Stand der Technik, wenn der Motor in einem abbremsenden bzw. verzögernden
Betriebszustand ist und wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist,
wie beispielsweise eine Beaufschlagung eines Beschleunigungs- bzw.
Gaspedals nicht gemacht wird, eine Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung durchgeführt,
welche eine Kraftstoffeinspritzungszufuhr von einer Kraftstoffeinspritzungseinrichtung stoppt,
wodurch eine Motorbremswirkung gesteigert werden kann und eine Kraftstoffverbrauchsrate
verringert werden kann.
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Mittlerweile
tendiert, da ein Abgastemperaturzustand im allgemeinen niedriger
im Vergleich zu der Zeit des im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
wird, wie bzw. wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder magerer wird, ein
Temperaturzustand des Katalysators dazu, niedriger in einem funkengezündeten Direkteinspritzungsmotor
zu sein, welcher im geschichteten Verbrennungszustand bzw. Zustand
geschichteter Verbrennung in dem Bereich bzw. der Region niedriger Drehzahl
und niedriger Last ist wie im oben erwähnten Stand der Technik und
ein Dieselmotor, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder während beinahe
des ganzen Betriebsbereichs magerer wird. Außerdem wird, wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung wie im oben erwähnten Stand
der Technik durchgeführt
wird, wodurch der oben erwähnte
Katalysatortemperaturzustand äußerst niedrig
wird und die Abgasreinigungsleistung durch diesen Katalysator verschlechtert
werden könnte.
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Auch
könnte,
wenn die zwangsweise NOx Reinigung ungeachtet des Motorbetriebszustands wie
beim oben erwähnten
Stand der Technik durchgeführt
wurde, wenn der Motor in einem Betriebszustand ist, wo eine Schwingung
bzw. Vibration oder ein Geräusch
inhärent
niedrig ist, wie beispielsweise einem Leerlaufbetriebszustand, der
Verbrennungszustand zwangsweise von der geschichteten Verbrennung
durch die homogene Verbrennung zur geschichteten Verbrennung verschoben
bzw. geschaltet werden und ein Ausgangsdrehmoment könnte va riieren.
Selbst wenn die Drehmomentschwankung zu dieser Zeit klein ist, da
sie ungeachtet von der Fahrermanipulation auftritt, tendiert ein
Fahrer dazu, ein eigenartiges Gefühl zu haben und ein Fahrgefühl würde verschlechtert
werden, wenn die auftretende Frequenz bzw. Häufigkeit hoch wäre.
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US 6 021 638 offenbart einen
Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung für einen Motor, der mit einem
Katalysator ausgestattet bzw. ausgerüstet ist, in welchem kraftstoffreiche
Impulsspitzen nach einer Zeitdauer durchgeführt werden, in welcher der
Katalysator einer hohen Temperatur unterworfen worden ist und eine
Kraftstoffunterbrechung durchgeführt
worden ist.
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EP 0 950 804 offenbart einen
Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung für einen Motor, der mit einem
NOx Reduktionskatalysator ausgestattet ist, in welchem eine Regelung
bzw. Steuerung eines reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
vor oder nach einer Kraftstoffunterbrechung durchgeführt wird.
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Es
ist das Ziel bzw. der Gegenstand der Erfindung, einen verbesserten
Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung und ein Verfahren
für einen Motor
bereitzustellen, wodurch das Fahrgefühl verbessert werden kann,
während
gleichzeitig die Abgasreinigungsleistung beibehalten wird.
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Dieses
Ziel wird durch einen Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung,
der die Merkmale aufweist, die in Anspruch 1 geoffenbart sind, und
ein Kraftstoffregel- bzw. -steuerverfahren für einen Motor, das die in Anspruch
7 geoffenbarten Merkmale aufweist, als auch ein Computerpro grammprodukt erfüllt, das
die in Anspruch 8 geoffenbarten Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Vorzugsweise
wird ein Rückgewinnungs- bzw.
Erholungszeitpunkt bestimmt, wenn sich der Motor von einem Kraftstoffunterbrechungszustand
zu einem Betriebszustand eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder verschiebt bzw. schaltet und dann den Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand regelt bzw.
steuert, um ein Zustand zu sein, der einem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder
reicher entspricht, wenn ein Katalysator in einem Zustand einer
niedrigen Reinigungsleistung aufgrund seiner zu starken Abkühlung oder
eines Anstiegs der NOx absorptiven Menge ist.
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Insbesondere
wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ein Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung
eines Motors bereitgestellt, der mit einem Katalysator, welcher
eine Dreiweg-Reinigungsfunktion durchführt, zumindest wenn sich ein
Luft-Kraftstoff-Zustand eines Abgases in einem Zustand entsprechend
einem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
befindet, Regel- bzw. Steuermitteln für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder zur Regelung bzw. Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder, welches ein mittleres bzw. durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor
einer Zündung
in einer Verbrennungskammer im Zylinder ist, um magerer als das
stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu sein,
zumindest wenn sich der Motor in einem vorbestimmten Bereich einer
Seite niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet, und Kraftstoffunterbrechungs-Steuer-
bzw. -Regelmittel ausgestattet bzw. aus gerüstet ist, um eine Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung eines zwangsweisen Stoppens einer Kraftstoffzufuhr
zu der Verbrennungskammer unter einer vorbestimmten Bedingung während eines
abbremsenden bzw. verzögernden
Betriebs des Motors durchzuführen,
wie ein Beispiel in 1 illustriert ist. Und ist konfiguriert,
um Katalysatorverschlechterungs-Bestimmungsmittel, vorzugsweise Bestimmungsmittel
eines Zustands niedriger Katalysatortemperatur für eine Bestimmung, wenn der
Katalysator verschlechtert ist, vorzugsweise in einem vorbestimmten
Zustand niedriger Temperatur, wo seine Abgasreinigungsleistung verschlechtert
ist; und Regel- bzw. Steuermittel vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Abgas zum Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Zustands im Abgas
zu umfassen, um ein Zustand entsprechend dem oder reicher als das im
wesentlichen stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein, wenn die Bestimmungsmittel einer niedrigen Katalysatortemperatur
bestimmen bzw. feststellen, daß der
Katalysator in dem Zustand niedriger Temperatur ist und wenn die
Kraftstoffunterbrechungssteuerung bzw. -regelung durch die Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuermittel enden und sich dann der Motor zu dem vorbestimmten
Bereich verschiebt bzw. schaltet. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorzugsweise
zwischen dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil nicht verbrannter Kraftstoff
im Abgas die Temperatur des Katalysators verringert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis 12 übersteigt.
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Demgemäß wird,
wenn sich der Motor in dem vorbestimmten Bereich einer Seite niedriger Drehzahl
und niedriger Last befindet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder des Motors geregelt bzw. gesteuert, um magerer als das
stöchiome trische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, um die Kraftstoffverbrauchsrate zu verringern. Auch wenn der
vorbestimmte Zustand im abbremsenden bzw. verzögernden Betrieb des Motors
etabliert bzw. eingerichtet wird, führen die Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw.
-Steuermittel die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
durch, um den verschwenderischen Kraftstoffverbrauch zu verhindern.
Während dieser
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung wird Luft, die
in die Verbrennungskammer eines Motors eingeführt wird, insbesondere in den
Auslaßdurchtritt,
wie sie ist, ausgebracht, wodurch der Temperaturzustand des Katalysators
rasch abnehmen wird.
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Wenn
der Temperaturzustand des Katalysators niedriger wird, wie dies
oben beschrieben ist, und der vorbestimmte Zustand niedrigerer Temperatur
wird, wo die Abgasreinigungsleistung verschlechtert ist, wird dieser
Zustand vorzugsweise durch die Katalysatorverschlechterungs-Bestimmungsmittel bestimmt,
welche vorzugsweise Bestimmungsmittel für einen Zustand einer niedrigen
Katalysatortemperatur umfassen. Und wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung endet und sich der Motor in den vorbestimmten Bereich
verschiebt bzw. schaltet, wird der Luft-Kraftstoff-Zustand des Abgases
geregelt bzw. gesteuert, um der Zustand entsprechend dem oder reicher
als das im wesentlichen stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein (nachfolgend als Anreicherung erwähnt bzw. bezeichnet).
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D.h.,
im Betriebsbereich, wo der Luft-Kraftstoff-Zustand im Abgas von
Natur aus bzw. inhärent magerer
wird, wird der Luft-Kraftstoff-Zustand im Abgas zeitlich vorübergehend
in der Rückgewinnung aus
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung angereichert,
und die Abgastemperatur wird erhöht,
wodurch der Temperaturzustand der Katalysatoren erhöht werden
kann, um eine Verschlechterung einer Abgasreinigungswirkung zu verhindern. Auch
hat der Fahrer nicht häufig
ein fremdes bzw. eigenartiges Gefühl, selbst wenn das Ausgangsdrehmoment
des Motors aufgrund der Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
infolge des innewohnenden bzw. inhärenten Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkts
variiert, wo sich ein Kraftstoffeinspritzungsmodus ändert.
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Als
nächstes
wird gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ein Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung
für einen Motor
bereitgestellt, der mit einem NOx absorbierenden Mittel, welches
NOx im Abgas einer Überschuß-Sauerstoffatmosphäre absorbiert
und das absorbierte NOx aufgrund einer Abnahme einer Sauerstoffkonzentration
freigibt bzw. abgibt, einen Katalysator, welcher eine Dreiweg-Reinigungsfunktion durchführt, zumindest
wenn ein Luft-Kraftstoff-Zustand des Abgases ein Zustand entsprechend
einem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,
und Regel- bzw. Steuermitteln für das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder zum Regeln bzw. Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder, welches ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor
einer Zündung
in einer Verbrennungskammer im Zylinder ist, um magerer als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, zumindest wenn sich der Motor in einem vorbestimmten Bereich
bzw. einer vorbestimmten Region einer Seite niedriger Drehzahl und
niedriger Last befindet, und Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw.
-Steuermittel zum Durchführen
einer Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung eines zwangsweisen
Stoppens einer Kraftstoffzufuhr zu der Verbrennungskammer unter
einer vorbestimmten Bedingung während
eines abbremsenden bzw. verzögernden Be triebs
des Motors ausgestattet ist. Und ist konfiguriert, um Bestimmungsmittel
für einen
NOx absorptiven Zustand zu umfassen, um zu bestimmen, wenn eine
NOx absorptive Menge des NOx absorbierenden Mittels gleich oder
mehr als eine vorbestimmte Menge ist, und Regel- bzw. Steuermittel
für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Abgas, um den Luft-Kraftstoff-Zustand im Abgas zu regeln bzw. zu steuern,
um ein Zustand entsprechend dem oder reicher als das im wesentlichen
stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, wenn die Bestimmungsmittel für den NOx absorptiven Zustand
bestimmen, daß die
NOx absorptive Menge die vorbestimmte Menge übersteigt und wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung durch die Kraftstoffunterbrechungs-Steuermittel
enden und sich dann der Motor zu dem vorbestimmten Bereich verschiebt
bzw. schaltet.
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Demgemäß wird der
Motor in dem mageren Luft-Kraftstoff-Zustand im Zylinder betrieben,
wenn er sich im vorbestimmten Bereich einer Seite niedriger Drehzahl
und niedriger Last befindet. In dem Betriebszustand eines mageren
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
wird NOx in der Überschuß-Sauerstoffatmosphäre im NOx
absorbierenden Mittel absorbiert und wenn die NOx absorptive Menge
dieses NOx absorbierenden Mittels gleich oder mehr als die vorbestimmte
Menge ist, wird dieses Ding durch die Bestimmungsmittel durch den
NOx absorptiven Zustand bestimmt. Und wenn die Bestimmung durchgeführt ist,
steuern die Regel- bzw. Steuermittel für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Abgas den Luft-Kraftstoff-Zustand im Abgas, um reicher zu sein,
wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung- bzw. -steuerung endet
und sich der Motor in den vorbestimmten Bereich verschiebt.
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Durch
dieses wird der Luft-Kraftstoff-Zustand des Abgases zeitlich vorübergehend
angereichert zu der Zeit einer Rückgewinnung
bzw. Erholung von der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung im
Betriebsbereich, wo der Luft-Kraftstoff-Zustand des
Abgases von Natur aus bzw. inhärent
mager ist, worauf NOx aus dem NOx absorbierenden Mittel abgegeben
bzw. freigegeben wird und durch den Katalysator reduziert und gereinigt
wird. Auch aufgrund des Timings bzw. der Wahl des Zeitpunkts der
Kraftstoffrückgewinnung
hat der Fahrer nicht häufig
das fremde Gefühl.
D.h., ein NOx Reinigen zum Zeitpunkt einer Kraftstoffrückgewinnung
kann ein Fahrgefühl verbessern,
während
die Abgasreinigungsleistung des NOx absorbierenden Mittels oder
des Katalysators beibehalten wird, indem eine Häufigkeit bzw. Frequenz eines
zwangsweisen NOx Reinigens im Betrieb eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verringert
wird.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung regeln bzw. steuern die Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel
korrigierend das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder, um das im
wesentlichen stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
oder reicher als dieses zu sein, und sie umfassen ein Drosselventil
zum Regeln bzw. Steuern der Einlaßluftmenge in die Verbrennungskammer
im Zylinder des Motors, Drosselöffnungs-Regel-
bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern gemäß einer ein Beschleunigungs-
bzw. Gaspedal beaufschlagenden Menge bzw. Größe und eines Motorbetriebszustands
und Schließen
des Drosselventils während
der Ausführung
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung durch die Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuermittel, und Drosselöffnungsbetätigungs-Regulierungsmittel zum
Regulieren der Regelung bzw. Steuerung des Drosselventilöffnungsvorgangs
durch die Drosselventilöffnungs-Regel-
bzw. -Steuermittel, wenn die das Gaspedal beaufschlagende Größe null
ist, wenn die korrigierende Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder durch die Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermittel durchgeführt ist
bzw. wird.
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Demgemäß verringert
während
der Ausführung
der Motorkraftstoff-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung das Schließen des
Drosselventils durch die Drosselventilöffnungs-Regel- bzw. -Steuermittel
die Abgasluftmenge von der Verbrennungskammer soweit wie möglich und
dadurch wird ein Abkühlen
des Katalysators unterdrückt.
Und die korrigierende Regelung bzw. Steuerung wird ausgeführt, um
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder reich werden zu lassen, wenn der Motor von der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung zu dem vorbestimmten Bereich eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
zurückkehrt.
Zu dieser Zeit, wenn die das Gaspedal beaufschlagende Größe null
ist, d.h., wenn der Motor zu einem Leerlaufbetriebszustand zurückkehrt,
regulieren die Drosselventilöffnungs-Reguliermittel
die Öffnungsvorgangsregelung bzw.
-steuerung des Drosselventils und die Drosselventilöffnung wird
in einem relativ kleinen Zustand beibehalten. Hierdurch kann eine
Drehmomentschwankung aufgrund der korrigierenden Regelung bzw. Steuerung
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder zur reichen Seite unterdrückt werden.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bereitgestellt, welche
Kraftstoff direkt in die im Zylinder gelegene Verbrennungskammer
einspritzt, die Kraftstoffunterbrechungs-Steuermittel beenden die
Kraftstoffunterbrechungssteuerung bzw. -regelung, wenn die Motordrehzahl
niedriger als eine vorbestimmte Rückgewinnungs- bzw. Erholungsdrehzahl
wird, und die Korrekturmittel für
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases veranlassen die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, zusätzlich Kraftstoff während eines
Zylinderexpansionshubs oder eines Zylinderauslaßhubs einzuspritzen, so daß der Luft-Kraftstoff-Zustand
des Abgases ein Zustand entsprechend dem oder reicher als das im
wesentlichen stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
wird. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen
dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil der nicht verbrannte Kraftstoff
im Abgas die Temperatur des Katalysators verringert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12 übersteigt.
Außerdem
umfaßt
sie ein Drosselventil zur Regelung bzw. Steuerung einer Einlaßluftmenge
des Motors, und Drosselöffnungs-Regel-
bzw. -Steuermittel zum Schließen
des Drosselventils, wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw.
-steuerung durch die Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermittel durchgeführt wird,
und zum Veranlassen des Drosselventils zu arbeiten, um zu öffnen, selbst
wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung durchgeführt wird,
wenn die Motordrehzahl auf eine eingestellte Drehzahl höher als
die Erholungsdrehzahl abnimmt, wenn für den Katalysator durch die
Bestimmungsmittel für
niedrige Katalysatortemperatur bestimmt ist bzw. wird, in dem Zustand
niedriger Temperatur zu sein.
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Demgemäß verringert
während
der Ausführung
der Motorkraftstoff-Unterbrechungsregelung bzw. -steuerung das Schließen des
Drosselventils durch die Drosselventilöffnungs-Regel- bzw. -Steuermittel
den Abgasluftstrom aus der Verbrennungskammer soviel wie möglich und
hierdurch wird ein Abkühlen
des Katalysators unterdrückt.
Und wenn die Motordrehzahl auf die vorbestimmte Drehzahl während der
Ausführung
dieser Kraftstoffunterbrechungsregelung- bzw. -steuerung abnimmt, öffnen die
Drosselöffnungs-Regel-
bzw. -Steuermittel wirksam bzw. betrieblich das Drosselventil. Auf
dies folgend wird, wenn sich die Motordrehzahl auf die Rückgewinnungs- bzw. Erholungsdrehzahl
verringert, d.h. die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
endet und eine Kraftstoffeinspritzungszufuhr zur Verbrennungskammer
durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wieder aufgenommen wird,
eine Einlaßluftmenge
zur Verbrennungskammer ausreichend zunehmen bzw. ansteigen.
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Und
zu dieser Zeit macht die Kraftstoffeinspritzeinrichtung die zusätzliche
Einspritzung von Kraftstoff während
des Zylinderexpansionshubs oder -auslaßhubs, um den Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand herzustellen.
D.h., eine große
Menge von Abgas hoher Temperatur wird zum Katalysator geliefert,
indem ausreichend der Abgasstrom erhöht wird und ein Luft-Kraftstoff-Zustand
dieses Abgases zur Zeit der Rückgewinnung
bzw. Erholung aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand angereichert
wird, und ein Temperaturzustand von diesem kann rasch erhöht werden.
Weiterhin ist, wenn der Kraftstoff zusätzlich während des Zylinderexpansionshubs
oder Auslaßhubs
eingespritzt wird, eine Rotationszunahme (Drehmomentzunahme), die
dadurch verursacht ist, klein und eine Rotationsschwankung bzw.
-variation (Drehmomentschwankung) ist klein sogar zu dem Zeitpunkt
der Beendigung der zusätzlichen
Einspritzung.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bereitgestellt,
welche Kraftstoff direkt in die in einem Zylinder gelegene Verbrennungskammer
einspritzt, beenden die Kraft stoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermittel
die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung, wenn die Motordrehzahl
niedriger als eine vorbestimmte Rückgewinnungs- bzw. Erholungsdrehzahl
wird, und veranlassen die Korrekturmittel für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, zusätzlich Kraftstoff während eines
Zylinderexpansionshubs oder eines Zylinderauslaßhubs einzuspritzen, so daß der Luft-Kraftstoff-Zustand
des Abgases der Zustand entsprechend dem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder
reicher als dieses ist. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorzugsweise
zwischen dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil nicht verbrannter Kraftstoff
im Abgas die Temperatur des Katalysators verringert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12 übersteigt.
Außerdem
umfaßt
sie: ein Drosselventil zur Regelung bzw. Steuerung einer Einlaßluftmenge
des Motors; Bestimmungsmittel einer niedrigen Katalysatortemperatur
zum Bestimmen, wenn der Katalysator in einem vorbestimmten Zustand
niedriger Temperatur ist, wo seine Abgasreinigungsleistung verschlechtert
ist; und Drosselöffnungs-Regel- bzw. -Steuermittel
zum Schließen
des Drosselventils, wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw.
-steuerung durchgeführt wird
durch die Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermittel, und
ein Veranlassen des Drosselventils, um zu einem Öffnen zu arbeiten, selbst wenn
die Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchgeführt wird, wenn die Motordrehzahl
auf eine vorbestimmte Drehzahl höher
als die Erholungsdrehzahl abnimmt, wenn für den Katalysator durch die
Bestimmungsmittel für
niedrige Katalysatortemperatur bestimmt wird, daß er in einem Zustand niedriger
Temperatur ist.
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Demgemäß wird die
gleiche Funktion und Wirkung wie die vorstehende Erfindung erhalten. D.h.,
zur Zeit einer Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzungszufuhr
zur Verbrennungskammer wird eine Einlaßluftmenge zur Verbrennungskammer
ausreichend erhöht
und dann kann der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand angereichert bzw.
reicher gemacht werden, wodurch eine NOx Reinigung unter Verwendung des
Kraftstoffrückgewinnungs-
bzw. -erholungszeitpunkts ausreichend verstärkt ist bzw. wird und eine Katalysatoraktivität weiter
verbessert werden kann.
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Als
nächstes
wird gemäß noch einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ein Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung
eines Motors bereitgestellt, der ausgestattet bzw. ausgerüstet ist
mit einem Katalysator, der eine Dreiweg-Reinigungsfunktion durchführt, zumindest
wenn ein Luft-Kraftstoff-Zustand von Abgas in einem Zustand entsprechend
einem im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist;
und Regel- bzw. Steuermitteln für
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder zum Regeln bzw. Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder, welches ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor
einer Zündung
in einer Verbrennungskammer im Zylinder ist, um magerer als das
stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, zumindest wenn sich der Motor in einem vorbestimmten Bereich
einer Seite niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet; und
Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermitteln, um eine Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung eines zwangsweisen Stoppens einer Kraftstoffzufuhr
zu der Verbrennungskammer unter einer vorbestimmten Bedingung während eines
verzögernden Betriebs
des Motors durchzuführen.
Und ist auch konfiguriert, um Dauer-Bestimmungsmittel zum Bestimmen
zu umfassen, wenn eine Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung durch die Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermittel
gleich oder mehr als eine eingestellte Zeit ist; und Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel-
bzw. -Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern eines Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustands,
um ein Zustand zu sein, der einem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht
oder reicher als dieses, wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw.
-steuerung endet und sich dann der Motor zu dem vorbestimmten Bereich
verschiebt bzw. schaltet, wenn für
die Dauer bestimmt wird, gleich oder mehr als die eingestellte Zeit
zu sein. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorzugsweise
zwischen dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil nicht verbrannter Kraftstoff
im Abgas die Temperatur des Katalysators verringert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12 übersteigt.
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Demgemäß wird,
wenn sich der Motor in dem vorbestimmten Bereich einer Seite niedriger Drehzahl
und niedriger Last befindet, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder geregelt bzw. gesteuert, um magerer als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, und auch die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung,
die unter der vorbestimmten Bedingung ausgeführt wird, wird einen Katalysatortemperaturzustand
veranlassen, rasch abzunehmen. Und wenn die Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung gleich oder mehr als die eingestellte Zeit ist und
dies durch die Dauerbestimmungsmittel bestimmt wird, wird die Regelung
bzw. Steuerung durch die Regel- bzw. Steuermittel des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases angereichert
bzw. reicher gemacht.
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D.h.,
die längere
Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung bedeutet,
daß der
Katalysator durch diese gekühlt
wird, und bedeutet auch, daß die
Motordrehzahl relativ hoch ist und ein Luftstrom des Katalysators
groß ist,
wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung begonnen
wird. Demgemäß wird angenommen,
daß der
Katalysatortemperaturzustand sehr niedrig zur Zeit einer Beendigung
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung ist.
-
Deshalb
kann in diesem Fall ein Anreichern des Luft-Kraftstoff-Zustands
des Abgases zum Zeitpunkt einer Rückgewinnung bzw. Erholung von
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung die Verschlechterung
der Abgasreinigungsleistung verhindern, indem der Katalysatortemperaturzustand erhöht wird,
während
das fremde bzw. eigenartige Gefühl
des Fahrers verringert wird.
-
Gemäß der Erfindung
wird weiterhin ein Kraftstoffsteuer- bzw. -regelverfahren vorzugsweise zur
Verwendung mit einem Apparat zur Kraftstoffsteuerung gemäß der Erfindung
oder einer Ausführungsform
davon für
einen Motor zur Verfügung
gestellt, welcher mit wenigstens einem Katalysator ausgerüstet ist
bzw. wird, welcher eine Dreiweg-Reinigungsfunktion durchführt, zumindest
wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Zustand
eines Abgases in einem Zustand entsprechend einem im wesentlichen
stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
befindet, und/oder welcher NOx in einem Abgas einer Überschuß-Sauerstoffatmosphäre absorbiert
und das absorbierte NOx aufgrund eines Abfalls einer Sauerstoffkonzen tration
abgibt bzw. freigibt, umfassend die folgenden Schritte:
Regeln
bzw. Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Zylinder,
welches ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor
einer Zündung
in einer Verbrennungskammer im Zylinder ist, um magerer als das
stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein, zumindest wenn sich der Motor in einem vorbestimmten Bereich
einer Seite niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet;
Durchführen einer
Kraftstoffunterbrechungssteuerung bzw. -regelung eines zwangsweisen
Stoppens einer Kraftstoffzufuhr zu der Verbrennungskammer unter
einer vorbestimmten Bedingung während
eines abbremsenden bzw. verzögernden
Betriebs des Motors,
Bestimmen, ob sich der (die) Katalysator(en)
in einem vorbestimmten verschlechterten Zustand befindet(n), wo
seine Abgasreinigungsleistung verschlechtert ist bzw. wird; und
Regeln
bzw. Steuern des Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustands, um ein Zustand
entsprechend dem oder reicher als das im wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, wenn bestimmt wird, daß sich
der (die) Katalysator(en) in dem verschlechterten Zustand befindet(n),
und wenn die Kraftstoffunterbrechungssteuerung bzw. -regelung endet
und der Motor zu dem vorbestimmten Bereich schaltet.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfaßt
das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte:
ein Beenden
der Kraftstoffunterbrechungssteuerung bzw. -regelung, wenn die Motordrehzahl
geringer als eine vorbestimmte Rückgewinnungs-
bzw. Erholungsdrehzahl wird;
ein Veranlassen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, welche
Kraftstoff direkt in die in einem Zylinder gelegene Verbrennungskammer
einspritzt, zusätzlich Kraftstoff
wäh rend
eines Zylinderexpansionshubs oder eines Zylinderabgas- bzw. -auslaßhubs einzuspritzen,
so daß das
Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein
Zustand entsprechend einem innerhalb eines Bereichs zwischen einem
im wesentlichen stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 ist;
ein Schließen
eines Drosselventils zum Regeln bzw. Steuern einer Einlaßluftmenge
des Motors, wenn die Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchgeführt wird,
und ein Veranlassen des Drosselventils, um zu einem Öffnen zu
arbeiten, selbst wenn die Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchgeführt wird,
wenn die Motordrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl höher als
die Erholungsdrehzahl abnimmt, wenn für den Katalysator bestimmt
wird, daß er
verschlechtert ist bzw. wird, vorzugsweise im Zustand niedriger Temperatur.
-
Gemäß der Erfindung
wird weiterhin ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen einer Motor-Kraftstoffsteuerung
bzw. -regelung bereitgestellt, welches vorzugsweise auf einem computerlesbaren
Speichermedium gespeichert ist, umfassend computerlesbare Instruktionen
zum Durchführen
eines Verfahrens zur Motor-Kraftstoffsteuerung gemäß der Erfindung
oder einer Ausführungsform
davon, wenn es auf einem geeigneten Computer abläuft.
-
Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
und aus den begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden. Es sollte
verstanden werden, daß,
selbst obwohl Ausführungsformen
gesondert beschrieben sind bzw. werden, einzelne Merkmale davon
zu zusätzlichen
Ausführungsformen
kombiniert werden können.
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1 ist
ein Gesamtkonfigurationsdiagramm des Apparats zur Kraftstoffsteuerung
bzw. -regelung für
einen Motor gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Diagramm, welches eine Veränderung
bzw. Schwankung einer NOx Reinigungsrate gegenüber einer Veränderung
bzw. Schwankung eines Katalysatortemperaturzustands zeigt, welches eine Überschußsauerstoffatmosphäre (volle
bzw. durchgehende Linie) und einen Zustand im wesentlichen entsprechend
einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (strichlierte
Linie) vergleicht.
-
3 ist
ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Regel- bzw. Steuerkarte zeigt, die Motorbetriebsbereiche
bzw. -regionen gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einstellt.
-
4 ist
ein Zeitdiagramm, das schematisch Moden bzw. Arten einer Kraftstoffeinspritzung
durch eine Einspritzeinrichtung zeigt.
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5 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Prozedur einer Luft-Kraftstoff-Regelung
bzw. -Steuerung durch eine ECU zeigt.
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6 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Veränderung
bzw. Schwankung einer NOx absorptiven Menge eines Katalysators zeigt,
wenn eine zwangsweise NOx Reinigung gemacht wird.
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7 ist
ein Zeitdiagramm, welches eine Motordrehzahl N, einen Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
und die NOx absorptive Menge zeigt, wobei jene miteinander verglichen
werden, wenn sich der Betriebszustand des Motors auf verschiedene
Weise ändert.
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8 ist
ein Diagramm, welches schematisch die Rückgewinnung bzw. Erholung von
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung zeigt.
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9 ist
ein Gesamtkonfigurationsdiagramm des Apparats zur Kraftstoffsteuerung
bzw. -regelung für
einen Motor gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
ein Flußdiagramm,
welches die Prozedur einer Luft-Kraftstoff-Regelung bzw. -Steuerung
durch eine ECU in dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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(Gesamtkonfiguration)
-
1 illustriert
einen Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung A für einen
Motor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei 1 ein Mehrzylindermotor
ist, der auf einem Fahrzeug montiert ist. Dieser Motor 1 umfaßt einen Zylinderblock 3,
der eine Mehrzahl von Zylindern 2, 2, ..., die
vorzugsweise in Reihe vorgesehen sind, (nur einer von ihnen ist
illustriert), und einen Zylinderkopf 4 aufweist, der auf
diesem Zylinderblock 3 angeordnet ist. In jeden der Zylinder 2 ist
ein Kolben 5 eingepaßt,
der sich in der vertikalen Richtung der Figur hin- und herbewegt, und
im Zylinder 2 zwischen der oberen Oberfläche des
Kolbens 5 und der Bodenoberfläche des Zylinderkopfs 4 ist
eine Verbrennungskammer 6 definiert. Andererseits ist innerhalb
des Zylinderblocks 3 eine Kurbelwelle 7 drehbar
abgestützt und
diese Kurbelwelle 7 und der Kolben 5 sind durch eine
Verbindungsstange verbunden. Und in einem Ende der Kurbelwelle 7 ist
ein elektromagnetischer Kurbelwinkelsensor 8 angeordnet,
welcher seinen Drehwinkel detektiert, und weiterhin ist ein Wassertemperatursensor 9 angeordnet,
der zu einem Wassermantel des Zylinderblocks 3 gerichtet
ist.
-
Am
Zylinderkopf 4 jedes der oben erwähnten Zylinder 2 ist
eine Zündkerze 11 angebracht,
die mit einer Zündschaltung 10 verbunden
ist, um vorzugsweise zum oberen Abschnitt der Verbrennungskammer 6 gerichtet
zu sein, während
am oberen Abschnitt der Verbrennungskammer 6 eine Einspritzeinrichtung
(Kraftstoffeinspritzungsventil) 12 angebracht bzw. festgelegt
ist, um vorzugsweise direkt zu einem Zentrum des Zylinders einzuspritzen
und zu liefern. D.h., obwohl nicht im Detail illustriert, ist die
oben erwähnte
Verbrennungskammer 6 vorzugsweise eine Dachtypform, die
wie Dächer
zwei gewinkelte Oberflächen
von Deckenteilen formt, welche einander kreuzen. In jeder der abgewinkelten
Oberflächen sind
jeweils zwei geöffnete
Einlaß-
und Auslaßöffnungen 13, 14 geöffnet, und
Einlaß-
und Auslaßventile 15, 15,
... sind angeordnet, um dieses jeweilige Öffnungsende zu öffnen und
zu schließen.
-
Weiterhin
ist die oben erwähnte
Einspritzeinrichtung 12 angeordnet, um zwischen den zwei
Einlaßöffnungen 13, 13 darunter
eingeschlossen zu sein bzw. zu werden, und ihr einspritzendes Loch
an der Spitzenseite ist zum Umfangsabschnitt der Verbrennungskammer 6 in
der Nähe
von Ventilabschnitten der zwei Einlaßventile 15, 15 gerichtet.
Andererseits ist die Einspritzeinrichtung 12 mit einer
Hochdruckkraftstoffpumpe 18 über einen Kraftstoffzufuhrdurchtritt 17 verbunden,
welcher allen Zylindern 2, 2, ... gemeinsam ist,
dann ist diese Hochdruckkraftstoffpumpe 18 und eine Hochdruckreguliereinrichtung,
die nicht gezeigt ist, konfiguriert, um Kraftstoff an die Einspritzeinrichtung 12 zu
liefern, während
der Kraftstoff in einen geeigneten Druckzustand reguliert wird.
Zusätzlich
ist ein Kraftstoffdrucksensor 19 zum Abtasten bzw. Erfassen
eines Kraftstoffzu stands von Kraftstoff im Inneren (Kraftstoffdruck)
in oder an diesem Kraftstoffzufuhrdurchtritt 17 angeordnet.
-
Dann
bildet in einem Fall, daß die
oben erwähnte
Einspritzungsrichtung 12 Kraftstoff in einer Mitte des
Kompressionshubs des Zylinders 2 oder danach einspritzt,
der Kraftstoffspray bzw. -nebel eine relativ reiche Gemischschicht
bzw. -lage in der Nähe
der Zündkerze 11.
Die Bildung der Schicht wird beispielsweise durch einen elliptischen
Hohlraum (nicht gezeigt) verursacht, der an der oberen Oberfläche des
Kolbens 5 ausgebildet ist, oder einen Luftstrom in der
Verbrennungskammer 6. Andererseits wird in einem Fall,
daß die
oben erwähnte
Einspritzeinrichtung 12 Kraftstoff während des Einlaßhubs des
Kolbens 2 einspritzt, der Kraftstoffspray unter der Verbrennungskammer 6 diffundiert
bzw. verteilt und ausreichend mit der Einlaßluft vermischt und bildet
im wesentlichen ein homogenes Gemisch zum Zeitpunkt der Zündung.
-
Wie
in 1 gezeigt, ist ein Einlaßdurchtritt 20 mit
einer Seitenoberfläche
des Motors 1 (einer Seitenoberfläche der linken Seite der Figur)
verbunden, um jeweils mit der Einlaßöffnung 13 des jeweiligen
Zylinders 2 zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu sein.
Dieser Einlaßdurchtritt 20 ist
es, welcher Einlaßluft,
die in einem Reiniger, nicht gezeigt, gefiltert wird, an die Verbrennungskammer 6 des
Motors 1 liefert. Entlang davon von der stromaufwärtigen Seite
zur stromabwärtigen
Seite sind sequentiell ein Heißdrahttyp-Luftstromsensor 21,
der eine Einlaßluftmenge
detektiert, die zum Motor 1 eingebracht wird, ein Drosselventil 22,
welches vorzugsweise eine Absperrklappe umfaßt, welche den Einlaßdurchtritt 20 drosselt,
und ein Druckausgleichsbehälter 23 angeordnet.
Das oben erwähnte
Drossel ventil 22 ist nicht mechanisch mit einem Gaspedal
(nicht gezeigt) verbunden, aber ist vorzugsweise von einem elektrisch öffnenden
und schließenden
Typ, wobei seine Ventilwelle durch einen elektrischen bzw. Elektromotor
gedreht wird. Weiterhin sind ein Drosselöffnungssensor 24 zum
Detektieren einer Öffnung
des Drosselventils 22 und ein Einlaßluftdrucksensor 25 für ein Detektieren
eines Druckzustands stromabwärts
des Drosselventils 22 bereitgestellt.
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Dann
ist die stromabwärtige
Seite des Einlaßdurchtritts 20 des
oben erwähnten
Druckausgleichbehälters 23 konfiguriert,
um ein unabhängiger Durchtritt
zu sein, der sich für
jeden Zylinder 2 verzweigt, und der stromabwärtige Endabschnitt
des jeweiligen unabhängigen
Durchtritts verzweigt sich weiter und kommuniziert jeweils mit der
Einlaßöffnung 8.
In einem der Verzweigungsdurchtritte ist ein Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil 26 vorgesehen
und wenn das Wirbel-Regel- bzw.
-Steuerventil 26 geschlossen wird, wird beinahe Einlaßluft von
dem anderen der Verzweigungsdurchtritte zur Verbrennungskammer 6 strömen, wodurch
ein starker Wirbel in der Verbrennungskammer 6 erzeugt
wird. Andererseits wird in dem Fall, daß das Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventil 26 geschlossen
ist, von beiden der Verzweigungs- bzw. Abzweigdurchtritte die Einlaßluft eingeführt, wodurch
eine Fall- bzw.
Taumelkomponente verstärkt
und die Wirbelkomponente abgeschwächt wird.
-
Andererseits
ist in der anderen Seitenoberfläche
des Motors 1 (einer Seitenoberfläche der rechten Seite der Figur)
ein Auslaßdurchtritt 28 verbunden
bzw. angeschlossen, welcher verbranntes Gas aus dem Verbrennungsmotor 6 austrägt. Ein
stromaufwärtiger
Endabschnitt dieses Auslaßdurchtritts 28 umfaßt einen
Auslaßkrümmer bzw.
-verteiler 29, welcher sich für jeden Zylinder 2 verzweigt
und mit der Auslaßöffnung 14 kommuniziert
bzw. in Verbindung steht, stromabwärtige Endabschnitte des Auslaßkrümmers 29 sammeln
und in diesem sammelnden Abschnitt ist ein erster Sauerstoffkonzentrationssensor 30 angeordnet,
welcher eine Sauerstoffkonzentration im Abgas detektiert. Dieser
erste Sauerstoffkonzentrationssensor 30 umfaßt einen
sogenannten Lambda O2 Sensor, dessen Ausgabe schrittweise bei dem
stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis umkehrt.
Dann ist an den sammelnden Abschnitt des Abgaskrümmers 29 ein stromaufwärtiges Ende
des Auspuff- bzw. Auslaßrohrs 31 angeschlossen,
während
an ein stromabwärtiges
Ende dieses Auslaßrohrs 31 ein
Drei-Wege-Katalysator 32 und
ein magerer NOx Katalysator 34 angeschlossen sind und sich weiterhin
zwischen den beiden Katalysatoren 32, 34 im Auslaßdurchtritt 28 ein
zweiter Sauerstoffkonzentrationssensor 33 befindet, umfassend
einen Lambda O2 Sensor wie beim ersten Sauerstoffkonzentrationssensor 30.
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Dann
ist zur stromaufwärtigen
Seite des Auslaßrohrs 31 ein
stromaufwärtiges
Ende eines Abgas-Rezirkulations- bzw. -Rückführungs- (EGR) Durchtritts 35 zum
Rückführen eines
Teils des Abgases, das durch den Abgasdurchtritt zum Einlaßsystem
strömt
bzw. fließt,
verzweigt und verbunden, ein stromabwärtiges Ende dieses EGR Durchtritts 35 an den
Einlaßdurchtritt 20 zwischen
dem Drosselventil 22 und dem Druckausgleichsbehälter 23 oder
an den Druckausgleichsbehälter 23 angeschlossen,
und in seiner Nähe
ist vorzugsweise ein EGR Ventil 36 vom elektrischen Typ
angeordnet, dessen Öffnen
bzw. Öffnung
durch einen Elektromotor reguliert wird.
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Obwohl
im Detail nicht illustriert, ist der Drei-Wege-Katalysator 32 der
stromaufwärtigen
Seite, was zwei Katalysatorschichten einer innenliegenden Katalysatorschicht
und einer außenliegenden Katalysatorschicht
auf einer Wandoberfläche
eines bienenwabenförmigen
Trägers
bildet, der aus Cordierit hergestellt ist, und Edelmetalle, wie
beispielsweise Palladium Pd sind auf der innenliegenden Katalysatorschicht
mit einem Support- bzw. Trägermaterial, wie
beispielsweise Tonerde bzw. Aluminiumoxid und Cerdioxid abgelagert,
während
Platin oder Rhodium an der außenliegenden
Katalysatorschicht mit einem Trägermaterial
aus Cerdioxid abgelagert ist.
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Dann
ist der magere NOx Katalysator 34 an der stromabwärtigen Seite
ein NOx absorbierender und reduzierender Typ, welcher NOx innerhalb
des Abgases in der Überschußsauerstoffatmosphäre absorbiert,
wo eine Sauerstoffkonzentration im Abgas höher ist, und das absorbierte
NOx abgibt, und NOx in einem Fall reduziert und reinigt, daß die Sauerstoffkonzentration
beispielsweise 1–2%
oder weniger wird. Dieser Katalysator 34 weist auch die Zwei-Schichten-Struktur
auf wie der oben erwähnte Drei-Wege-Katalysator 32,
Platin und ein NOx absorbierendes Mittel bzw. Material aus Barium
sind an einer innenliegenden Katalysatorschicht mit Support- bzw. Trägermaterialien
aus Tonerde bzw. Aluminiumoxid und Cerdioxid abgelagert, während Platin,
Rhodium und Barium in einer äußeren bzw.
außenliegenden
Katalysatorschicht mit einem Trägermaterial
aus Zeolith abgelagert ist.
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Eine
NOx Reinigungsleistung durch den mageren bzw. Mager-NOx-Katalysator 34 weist
eine Temperaturabhängigkeit
auf, wie dies in 2 gezeigt ist. D.h., der magere
NOx Katalysator 34 ist nicht aktiv, wenn sein Temperaturzustand unter 200°C ist, eine
NOx Reinigungsleistung verbessert sich, wie die Temperatur höher ist,
und die höchste Reinigungsleistung
wird im Bereich von ungefähr 250–400°C erhalten.
Und im Fall der Überschußsauerstoffatmosphäre, wie
mit einer vollen Linie in der Figur illustriert, verschlechtert
sich die NOx Reinigungsleistung nochmals, wenn der Temperaturzustand
höher als
400°C wird.
Andererseits weist in dem Fall, daß das Abgas in einem Zustand
entsprechend dem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,
der magere NOx Katalysator 34 eine ähnliche Funktion wie jene des Drei-Wege-Katalysators 32 auf
und zeigt eine äußerst hohe
NOx Reinigungsleistung in einem Temperaturzustand von ungefähr 250°C oder höher, wie dies
mit einer strukturierten bzw. punktierten Linie in der Figur illustriert.
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Dank
der Konfiguration der beiden Katalysatoren 32, 34 wie
oben beschrieben, führen
in dem Fall, daß der
Motor in bzw. bei dem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben
wird, die Katalysatoren 32, 34 eine Dreiweg-Reinigungsfunktion
aus, und HC, CO und NOx reagieren und sind bzw. werden im wesentlichen
perfekt gereinigt. Andererseits wird in einem Fall, daß der Motor unter
der mageren Luft-Kraftstoff-Bedingung betrieben wird, NOx im Abgas
absorbiert und durch den mageren NOx Katalysator 34 eliminiert
bzw. beseitigt.
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Die
oben erwähnte
Zündungsschaltung 10, Einspritzeinrichtung 12,
der Motor des Drosselventils 22, das Stellglied bzw. die
Betätigungseinrichtung des
Wirbel-Regel- bzw. -Steuerventils 26, das Stellglied des
EGR Ventils 36 usw. sind bzw. werden durch eine Regel-
bzw. Steuereinheit 40 betriebsfähig gesteuert (nachfolgend
als eine Motorregel- bzw. -steuereinheit,
ECU bezeichnet). Andererseits werden in diese ECU 40 Ausgangs-
bzw. Ausgabesignale zumindest von dem oben erwähnten Kurbelwinkelsensor 8,
Wassertemperatursensor 9, Luftstromsensor 21,
Drosselöffnungssensor 24,
Einlaßluftdrucksensor 25 und
Sauerstoffkonzentrationssensor 30, 33 eingegeben
und zusätzlich
ein Ausgangssignal vom Gaspedalöffnungssensor 37 und
jeweilige bzw. entsprechende Ausgangssignale von einem Einlaßlufttemperatursensor
zum Detektieren einer Einlaßlufttemperatur
und einem Atmosphärendrucksensor zum
Abtasten bzw. Erfassen eines Atmosphärendrucks.
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(Überblick der Motorregelung
bzw. -steuerung)
-
Die
oben erwähnte
ECU 40 ist, was als Regel- bzw. Steuerparameter in bezug
auf die Motorausgabe bzw. -leistung, Kraftstoffeinspritzungsmenge
und Einspritzungszeitpunkt der Einspritzeinrichtung 12,
Einlaßluftmenge,
die durch das Drosselventil 22 reguliert wird, Einlaßluftwirbelstärke, die
durch das Wirbel-Regel- bzw. -steuerventil 2b eingestellt ist,
Abgasrückführungsrate,
die durch das EGR Ventil 36 eingestellt wird, usw. jeweils
entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1 regelt bzw.
steuert. Und der Motor 1 ist konfiguriert, um entweder
im Zustand einer geschichteten Verbrennung oder Zustand einer homogenen
Verbrennung zu arbeiten, wobei eine Kraftstoffeinspritzung aus der
Einspritzeinrichtung 12 basierend auf dem Betriebszustand
des Motors 1 verschoben bzw. geschaltet wird.
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Insbesondere
ist als ein Beispiel einer Regel- bzw. Steuerkarte nach dem Warmlaufen
des Motors, die in 3 illustriert ist, unter dem
gesamten Betriebsbereich des Motors 1, der mit der Motorlast
und Motordrehzahl N definiert ist, ein vorbestimmter Bereich bzw.
eine vorbestimmte Region einer Seite niedriger Drehzahl und niedriger
Last als geschichteter Verbrennungsbereich bzw. Bereich (I) einer
geschichteten Verbrennung eingestellt. D.h., es wird unter Verwendung
als der mittlere effektive Nettodruck der Motorlast, wie er beispielsweise
aus einem Ausgabewert des Luftstromsensors 21 und der Motordrehzahl
N bestimmt ist bzw. wird, in einem Fall einer Lastbedingung von
etwa einer Hälfte
von Vollast oder geringer und wobei die Motordrehzahl N etwa eine
Hälfte
einer zulässigen
maximalen Drehzahl oder geringer ist, bestimmt, daß der Motor 1 im
Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung ist.
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Dann
wird im Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung, wie schematisch
in 4(a) beschrieben, Kraftstoff zu
einer Zeit durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 in
einer Mitte des Kompressionshubs oder später eingespritzt, mit anderen
Worten beispielsweise einer Kurbelwinkeldauer zwischen BTDC 120
Grad CA und BTDC 35 Grad CA, wie dies mit dem Pfeil in der Figur
gezeigt ist, und der Zustand einer geschichteten Verbrennung wird
etabliert bzw. eingerichtet, wobei ein Gemisch bzw. eine Mischung ungleichmäßig nahe
der Zündkerze 11 existiert
bzw. vorhanden ist. Andererseits sind beide der Bereiche bzw. Regionen
(II) und (III) von Seiten höherer
Drehzahl oder höherer
Last als der oben erwähnte
Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung eingestellte Bereiche
einer homogenen Verbrennung, wie in 4(b),
(c) gezeigt, Kraftstoff wird während
des Einlaßhubs
des Zylinders 2 durch die Einspritzeinrichtung 12 eingespritzt
und ausreichend mit der Einlaßluft
vermischt und der Zustand homogener Verbrennung wird etabliert bzw.
eingerichtet, welcher das homogene Gemisch verbrennt, welches innerhalb
der Verbrennungskammer 6 ausgebildet worden ist.
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Dann
wird wie zur Zeit eines Beginnens einer Fahrzeugverzögerung bzw.
-abbremsung, wenn sich der Motor 1 in einer Bedingung keiner
Last oder Minuslast befindet, oder wenn die Motordrehzahl N eine vorbestimmte
Drehzahl, wo die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
eingeleitet wird, oder oberhalb ist, bis sich die Motordrehzahl
N verringert, um eine vorbestimmte Rückgewinnungs- bzw. Erholungsdrehzahl
N1 zu erreichen, mit anderen Worten, wenn der Motor 1 in
einem Betriebsbereich (IV) von 3 ist, die
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt, welche
eine Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtung 12 des
jeweiligen Zylinders 2 temporär bzw. zeitlich vorübergehend
stoppt.
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Weiterhin
wird, obwohl eine Regelung bzw. Steuerung für das Drosselventil 22 grundsätzlich gemacht
wird, um die Drosselöffnung
so einzustellen, um ein erforderliches Drehmomentmerkmal basierend
auf der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung und der Motordrehzahl
N zu erzielen, wenn der Motor im Zustand einer geschichteten Verbrennung
eingestellt ist, die Regelung bzw. Steuerung gemacht, um das Drosselventil 22 relativ
mehr bzw. weiter zu öffnen,
um den Pumpverlust zu verringern, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder wird zu diesem Zeitpunkt ein äußerst mageres, wie beispielsweise A/F
= ungefähr
30–40.
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Insbesondere
wird, wenn der Motor 1 im Bereich (II) eines homogenen
Verbrennungszustands ist, die Drosselöffnung geregelt bzw. gesteuert,
um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder zu veranlassen, im wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F
= 14,7) zu sein (nachfolgend wird dieser Bereich als ein "Lambda = 1" Bereich bezeichnet).
Auch in einem Bereich (III) in einer Seite höherer Last oder Seite höherer Drehzahl
benachbart zu diesem "Lambda
= 1" Bereich (II)
wird die Kraftstoffeinspritzungsmenge zunehmend bzw. inkrementell
eingestellt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder dazu zu bringen bzw. zu machen, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder etwas
reicher (beispielsweise A/F = 13–14) zu sein, um eine höhere Leistung
bzw. Ausgabe entsprechend der höheren
Last zu erhalten (nachfolgend wird dieser Bereich als ein "angereicherter Bereich" bezeichnet). Zusätzlich wird,
wenn die oben erwähnte
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird,
das Drosselventil 22 geschlossen, um die Motorbremswirkung
zu steigern und ein Abkühlen
der Katalysatoren 32, 34 aufgrund des Luftdurchleitens
zu unterdrücken.
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Dann
wird in einem Bereich, der mit schraffierten Linien angegeben bzw.
angedeutet ist, der in der oben erwähnten 3 enthalten
ist, das EGR Ventil 36 veranlaßt zu öffnen, und ein Teil des Abgases
wird veranlaßt, über den
EGR Durchtritt 35 zu rezirkulieren, wodurch eine maximale
Verbrennungstemperatur passend verringert werden kann und eine NOx
Erzeugung unterdrückt
werden kann. Auch in einer Zeit des abgekühlten Motors wird der Motor 1 veranlaßt, im Zustand
einer homogenen Verbrennung in allen der oben erwähnten Betriebsbereiche
(I), (II) und (III) zu sein.
-
Derartige
Betriebsregelungen bzw. -steuerungen für die Einspritzeinrichtung 12 und
das Drosselventil 22, wie oben beschrieben, werden alle
durch eine CPU realisiert bzw. verwirklicht, die ein Regel- bzw.
Steuerprogramm ausführt,
das elektronisch in einem ROM der ECU 40 gespeichert ist.
D.h., ein Regel- bzw. -Steuerabschnitt 40a des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses
ist konfiguriert in einem Sinn einer Software, welche unter Verwendung
des Prozesses der oben erwähnten
Betriebsregelung bzw. -steuerung für die Einspritzeinrichtung 22 und
das Drosselventil 22 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder regelt bzw. steuert, um magerer als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein, wenn der Motor 1 in dem Bereich (I) einer geschichteten
Verbrennung einer Seite niedriger Drehzahl und niedriger Last ist,
während
sie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder schaltet und steuert bzw. regelt, um im wesentlichen
das stöchiometrische
Verhältnis
oder reicher zu sein als jenes im "Lambda = 1" Bereich (II) oder dem angereicherten
Bereich (III).
-
Auch
ist ein Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuerabschnitt 40b in
einem Sinn einer Software konfiguriert unter Verwendung eines Regel- bzw.
Steuerprozesses, welcher die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 unter der
vorbestimmten Bedingung während
des verzögernden
bzw. abbremsenden Betriebs des Motors 1 stoppt.
-
Zusätzlich zu
der wie oben beschriebenen grundlegenden bzw. Basisregelung bzw.
-steuerung ist bzw. wird, um den oben erwähnten mageren NOx Katalysator
zu veranlassen, die Reinigungsleistung stabil nachzuweisen, diese
Ausführungsform
konfiguriert, um die NOx absorptive Menge in diesem Katalysator 34 abzuschätzen, und
um den Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand zu regeln bzw. zu steuern,
um im wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, bevor die NOx Absorption die NOx absorptive Menge veranlaßt zu sättigen,
um den Katalysator 34 zu veranlassen, das darin absorbierte
NOx ab- bzw. freizugeben und ihn reduzierend zu reinigen (nachfolgend
als eine "zwangsweise
NOx Reinigung" bezeichnet).
-
Und
wenn die abgeschätzte
NOx absorptive Menge in dem mageren NOx Katalysator 34 gleich oder
mehr als eine eingestellte Menge (zweite eingestellte Menge S2,
welche beschrieben werden wird) geringer als eine Sättigung
bestimmende Kriterien des Katalysators 34 wird oder wenn
der Temperaturzustand des mageren NOx Katalysators 34 oder
des Drei-Wege-Katalysators 32 stromaufwärts davon abnimmt, um der Zustand
niederer Temperatur zu sein, wo sich die Abgasreinigungsleistung
verschlechtert, wenn der oben erwähnte Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt 40b endet und sich der Motor zu dem
Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung verschiebt bzw. schaltet,
wird der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
angereichert wie die oben erwähnte
zwangsweise NOx Reinigung, um die Abgasreinigungsleistung sicherzustellen.
-
Mit
anderen Worten ist die oben erwähnte ECU 40 mit
einem einen Katalysatorreinigungszustand bestimmenden Abschnitt 40c zum
Bestimmen eines vorbestimmten niederen Temperaturzustands bzw. Zustands
niedriger Temperatur versehen, wo sich die Abgasreinigungsleistung
durch die oben erwähnten
Katalysatoren 32, 34 verschlechtert, und zum Bestimmen,
ob die NOx absorptive Menge des NOx absorbierenden Mittels im mageren
NOx Katalysator 34 gleich oder mehr als eine vorbestimmte Menge
ist (Bestimmungsmittel für
einen niedrigen Temperaturzustand des Katalysators, Bestimmungsmittel
für NOx
Absorptionszustand), und ein Regel- bzw. Steuerabschnitt 40d für Abgas-Luft-Kraftstoff zum
Anreichern des Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustands unter Verwendung eines
Erholungszeitpunkts von der oben erwähnten Kraftstoffunterbre chungsbedingung,
wenn die Bestimmungsmittel 40c für den Katalysatorreinigungszustand
die Abgasreinigungsleistung der Katalysatoren 32, 34 bestimmen.
-
(Luft-Kraftstoff-Regel-
bzw. -Steuerprozeß)
-
Ein
Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel-
bzw. -Steuerprozeß des
Motors 1 durch die oben erwähnte ECU 40 wird insbesondere
gemäß einem
Flußdiagramm
von 5 erklärt.
-
Zuerst
werden in einem Schritt SA1 nach dem Start Signale von verschiedenen
Sensoren, wie beispielsweise Kurbelwinkelsensor 8, Wassertemperatursensor 9,
Luftstromsensor 21 und Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungssensor 35 in
die ECU 40 eingegeben und verschiedene Daten vom Speicher der
ECU 40 werden gelesen. Als nächstes wird im Schritt SA2
bestimmt, ob ein reicher Zeitgeber eingestellt ist, welcher eine
Dauer angibt, während
welcher der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand korrigierend angereichert
bzw. reicher gemacht wird, und der Prozeß schreitet zu Schritt SA7
fort, wenn diese Bestimmung NEIN ist, während, wenn sie JA ist, der
Prozeß zu Schritt
SA3 fortschreitet und veranlaßt,
daß der
Kraftstoff während
des Einlaßhubs
des Zylinders 2 eingespritzt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder des Motors 1 dazu zu bringen, im wesentlichen ein
reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu sein (Lambda <=
1 Einlaßhubeinspritzung).
-
Als
nächstes
wird im Schritt SA4 die Öffnung des
Drosselventils 22 gemäß dem Betriebszustand des
Motors 1 geregelt bzw. gesteuert, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Motors 1 im wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
(Lambda <= 1 Drosselregelung
bzw. -steuerung). D.h., während
der reiche Zeitgeber bzw. Zündverteiler
eingestellt ist, wird der Motor 1 im homogenen Verbrennungszustand
mit dem relativ reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder ungeachtet
des Lastzustands oder der Drehzahl N betrieben. Weiterhin wird in
diesem Fall, um eine große Änderung
bzw. Schwankung eines Ausgangsdrehmoments des Motors 1 aufzuheben,
der Zündzeitpunkt
temporär
zu einer Verzögerungsseite
korrigiert (Zündungsverzögerung).
-
Als
nächstes
wird in Schritt SA5 der Temperaturzustand der Katalysatoren 32, 34 abgeschätzt. Im
Detail kann, während
ein Temperaturzustand Tcat des mageren NOx Katalysators 34,
welcher einen Zustand einer relativ niedrigen Temperatur unter den zwei
Katalysatoren 32, 34 aufweist, abgeschätzt wird,
diese Abschätzung
der Katalysatortemperatur Tcat beispielsweise basierend auf der
Motor-Wassertemperatur, die beispielsweise durch den Wassertemperatursensor 9 abgetastet
bzw. erfaßt
wird, und Betriebsgeschichte des Motors 1 gemacht werden. Als
nächstes
wird in Schritt SA6 die NOx absorptive Menge Snox im mageren NOx
Katalysator 34 zu dieser Zeit abgeschätzt, worauf der Prozeß zurückkehrt. Ein
Abschätzungsverfahren
für die
oben erwähnte NOx
absorptive Menge kann beispielsweise sein, eine Fahr- bzw. Laufdistanz
des Fahrzeugs oder eine Betriebszeit des Motors 1 und eine
gesamte Einspritzungsmenge während
dieser zu integrieren bzw. zusammenzufassen und die NOx absorptive
Menge basierend auf dieser Integration abzuschätzen.
-
Auch
wird in Schritt SA7, zu dem fortgeschritten wird, wenn NEIN bestimmt
wird, wo der reiche Zeitgeber nicht im oben erwähnten Schritt SA2 eingestellt
ist, bestimmt, ob eine Bedingung eines Ausführens der Kraftstoffunterbrechungsre gelung
bzw. -steuerung etabliert bzw. eingerichtet ist (Bereich IV). D.h.,
beispielsweise, wenn die Motordrehzahl N gleich oder mehr als die
vorbestimmte Startdrehzahl für
die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung ist und wenn
die Beschleunigungseinrichtungs-Beaufschlagungsmenge null ist, wird
JA bestimmt, wo der Motor in einem Bereich (IV) ist, wo eine Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung auszuführen
ist, der Prozeß bzw.
das Verfahren schreitet zu Schritt SA8 fort und er bzw. es stoppt
die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtung 12.
Auf dieses folgend wird bei Schritt SA9 das Drosselventil 22 dazu
gebracht, in einem ungefähr
völlig geschlossenen
Zustand zu sein, worauf der Prozeß zu Schritt SA5 fortschreitet.
-
Wie
oben beschrieben, steigert sich durch ein Schließen des Drosselventils 22 während der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung die Motorbremswirkung und die Luftstrommenge zum
Katalysator 32, 34 wird so gering wie möglich, wodurch
der Zustand einer abgesenkten Temperatur des Katalysators 32, 34 verhindert
werden kann.
-
Im
Gegensatz zu diesem schreitet, wenn die Entscheidung bei dem Schritt
SA7 NEIN ist und wenn der Motor 1 nicht in dem Bereich
(IV) ist, der Prozeß zu
Schritt SA10 fort und bestimmt, ob es ein Zeitpunkt ist, bei welchem
der Prozeß die
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung zu beenden hat und
die Kraftstoffeinspritzungszufuhr durch die Einspritzeinrichtung 12 wiederaufzunehmen
hat, d.h. ein Zeitpunkt einer Kraftstoffrückgewinnung. Insbesondere wird,
wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird
und wenn auf das Beschleunigungspedal getreten wird, oder wenn die
Motordrehzahl N gleich einer vorbestimmten Rückgewinnungs- bzw. Erholungsdrehzahl
N1 (siehe 3) wird, JA bestimmt und der
Prozeß schreitet
zu Schritt SA16 fort, während,
wenn die Bestimmung NEIN ist, er zu Schritt SA11 fortschreitet.
-
Bei
diesem Schritt SA11 wird bestimmt, in welchem des "Lambda = 1" Bereichs (II) und
des angereicherten Bereichs (III) der Motor 1 ist, und
dann schreitet der Prozeß zu
Schritt SA3 fort, der vorher beschrieben ist, wenn die Bestimmung
JA ist und der Motor 1 in irgendeinem der Bereiche (II)
und (III) ist, und der Prozeß veranlaßt, daß Kraftstoff
während des
Einlaßhubs
des Zylinders 2 eingespritzt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder im wesentlichen zum stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Fall des "Lambda
= 1" Bereichs (II)
zu machen, und macht es reicher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Fall des "angereicherten Bereichs". Auf dies folgend
werden die Schritte SA4 bis SA6, die vorher beschrieben sind, ausgeführt, worauf
der Prozeß zurückkehrt.
-
D.h.,
wenn der Motor 1 im "Lambda
= 1" Bereich (II)
oder dem angereicherten Bereich (III) ist, regelt bzw. steuert der
Prozeß die
Kraftstoffeinspritzungsmenge durch die Einspritzeinrichtung 12 und die
Einlaßluftmenge,
um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder bei einem richtigen Zustand hinsichtlich des Gleichgewichts
zwischen der Ausgabe bzw. Leistung und der Abgasreinigung aufrechtzuerhalten. Zu
dieser Zeit wird, da der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand ein Zustand
entsprechend dem oder reicher als das im wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird,
das in den mageren NOx Katalysator 34 absorbierte NOx freigegeben bzw.
abgegeben und reduziert bzw. verringert.
-
Andererseits
wird im Fall, daß die
Entscheidung bei Schritt SA11, der vorher beschrieben ist, NEIN
ist, der Motor angesehen, im Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung
zu sein, worauf bei dem folgenden Schritt SA12 die NOx absorptive
Menge Snox im mageren NOx Katalysator 34, die in Schritt SA6
abgeschätzt
wird, der vorher beschrieben wurde, mit einer vorbestimmten ersten
eingestellten Menge S1 verglichen wird. Diese erste eingestellte bzw.
festgelegte Menge S1 wird eingestellt, um einem Zustand zu entsprechen,
welcher etwas geringer als die Sättigung
der NOx absorptiven Menge des mageren NOx Katalysator 34 ist.
Demgemäß schreitet,
da die zwangsweise NOx Reinigung benötigt wird, wenn Snox >= S1 ist, der Prozeß zu einem Schritt
SA15 fort, während
der Prozeß zu
einem Schritt SA13 fortschreitet, um die Einspritzeinrichtung zu
veranlassen, den Kraftstoff während
des Kompressionshubs des Zylinders 2 einzuspritzen, um
den Zustand einer geschichteten Verbrennung auszubilden, wenn Snox <= S1 ist, d.h. die
NOx absorptive Menge des Katalysators 34 weist eine Grenze
bzw. einen Überschuß auf. Auf
dieses folgend wird bei Schritt SA14 das Öffnen bzw. die Öffnung des Drosselventils 22 geregelt
bzw. gesteuert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder entsprechend dem
Zustand einer geschichteten Verbrennung mager zu machen, worauf
der Prozeß zu
Schritt SA5 fortschreitet, der vorher beschrieben wurde.
-
Auch
wird bei einem Schritt SA15, zu welchem der Prozeß fortgeschritten
ist, nachdem JA bei dem Schritt SA12 bestimmt wird, eine Zeit T1,
während
welcher der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand
für die
zwangsweise NOx Reinigung angereichert ist, in den reichen Zeitgeber
eingestellt, dann schreitet der Prozeß zu Schritt SA3 fort und veranlaßt, daß der Kraftstoff
während
des Einlaßhubs
des Zylinders 2 so eingespritzt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder des Motors 1 im wesentlichen das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
Auf dieses folgend werden, bis die Periode T1 vorübergegangen
ist, die Schritte SA4 bis SA6 ausgeführt, und dann kehrt der Prozeß zurück. In dieser Verbindung
entspricht die Zeit T1 einer Zeit, die erforderlich ist, um beinahe
alles des absorbierten NOx im mageren NOx Katalysator 34 freizugeben
bzw. abzugeben, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem
Zustand ist, der im wesentlichen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
-
D.h.
der Prozeß regelt
bzw. steuert gewöhnlich
den Motor 1, um in einem Zustand einer geschichteten Verbrennung
zu sein, wenn er im Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung
ist, während
der Prozeß die
zwangsweise NOx Reinigung ausführt, wenn
die NOx absorptive Menge des NOx Katalysators 34 wahrscheinlich
sättigt,
was sowohl in einer verbesserten Kraftstoffverbrauchsrate als auch
einer gesicherten NOx Reinigungsleistung bei dem Bereich niedriger
Drehzahl und niedriger Last resultiert.
-
Noch
weiter wird bei einem Schritt SA16, zu welchem der Prozeß fortschreitet,
nachdem er JA den Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkts
von der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung bei Schritt
SA10 bestimmt, die abgeschätzte
Katalysatortemperatur Tcat, die bei Schritt SA5 abgeschätzt wird,
mit einer vorbestimmten eingestellten Temperatur Tcat1 verglichen.
Diese eingestellte bzw. festgelegte Temperatur Tcat1 ist zwischen
ungefähr 200°C und ungefähr 250°C als ein
vorbestimmter Niedertemperaturzustand eingestellt, wo die Abgasreinigungsleistung
durch den mageren NOx Katalysator 34 ist. Demgemäß schreitet
der Pro zeß zu
einem Schritt SA18 fort, um die Abgastemperatur zu erhöhen und
das Aufheizen der Katalysatoren 32, 34 zu steigern,
wenn Tcat <= Tcat1,
während
er zu Schritt SA17 fortschreitet, wenn Tcat > Tcat1.
-
Dann
wird bei diesem Schritt SA17 bestimmt, ob die NOx absorptive Menge
Snox im mageren NOx Katalysator 34 gleich wie oder mehr
als die zweite eingestellte Menge S2 ist, welche geringer als die erste
eingestellte Menge S1 ist. Diese zweite eingestellte Menge S2 wird
in einem grenzartigen Sinn eingestellt, daß eine Ausführung der NOx Reinigung zum
Erholungszeitpunkt vorzugsweise hinsichtlich eines Gleichgewichts
bzw. Ausgleichs zwischen der verringerten Kraftstoffverbrauchsrate
und der gesicherten NOx Reinigungsleistung ist. Der Prozeß schreitet
zu einem Schritt SA18 fort, um die NOx Reinigung auszuführen, wenn
Snox >= S2 und die
Entscheidung in Schritt SA17 JA ist, während er zu Schritt SA11 fortschreitet,
wenn Snox < S2.
-
Dann
wird bei dem Schritt SA18 eine Zeit T2, während welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder korrigierend angereichert ist bzw. wird, im reichen Zeitgeber
jeweils so eingestellt, um die abgeschätzte Katalysatortemperatur
Tcat in einem Fall eines Ver- bzw. Bearbeitens von dem Schritt SA16
abzustimmen, und um die NOx absorptive Menge Snox im Katalysator 34 in
einem Fall eines Be- bzw. Verarbeitens von Schritt SA17 abzustimmen.
Auf dies folgend schreitet der Prozeß zu dem Schritt SA3 fort, veranlaßt die Einspritzeinrichtung 12,
Kraftstoff während
des Einlaßhubs
des Zylinders 2 einzuspritzen, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder das im wesentlichen stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist und führt
eine Regel- bzw. Steuerprozedur der Schritte SA4 bis SA6 aus, und
kehrt dann zurück. Im
Fall eines Be- bzw. Verarbeitens von dem Schritt SA16, wird das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zwischen dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12 übersteigt,
fällt die
Temperatur des Katalysators aufgrund einer größeren Menge von nicht verbranntem
Kraftstoff, der im Abgas enthalten ist.
-
D.h.,
die Abgasreinigungsleistung durch die Katalysatoren 32, 34 wird
durch ein Anreichern des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustands
gesichert, während
der Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkt
von der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung des Motors 1 verwendet
wird, wenn der Temperaturzustand des mageren NOx Katalysators 34 fällt und
ein Zustand niedriger Temperatur der verschlechterten Abgasreinigungsleistung
wird, oder wenn die NOx absorptive Menge im mageren NOx Katalysator 34 bis
zu einem gewissen Ausmaß ansteigt.
-
Die
Schritte SA3, SA4, SA13 und SA14 des Flußdiagramms, das in 5 illustriert
ist, entspricht dem Regel- bzw. -Steuerabschnitt 40a des
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses,
auch der Schritt SA8 entspricht dem Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt 40b und die Schritte SA16 und SA17
entsprechen dem Bestimmungsabschnitt 40c für den Katalysatorreinigungszustand.
-
Eine
Regel- bzw. Steuerprozedur, wo der Prozeß zu dem Schritt SA3 fortschreitet,
wenn JA an irgendeinem der Schritte SA16 und SA17 bestimmt wird,
entspricht dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt 40d, welcher den Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand regelt
bzw. steuert, um im wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein, wenn der Motor 1 vom Kraftstoffunterbrechungszustand
zu dem Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung zurückkehrt,
wenn die Katalysatoren 32, 34 in dem vorbestimmten
Zustand niederer Temperatur sind oder wenn die abgeschätzte NOx
absorptive Menge des mageren NOx Katalysators 34 gleich
wie oder mehr als die zweite eingestellte Menge S2 ist.
-
Weiterhin
ist ein Drosselöffnungs-Regel- bzw.
-Steuerabschnitt 40e (1) konfiguriert,
um das Öffnen
bzw. die Öffnung
des Drosselventils 22 gemäß der Beschleunigungseinrichtungs-Beaufschlagungsmenge
und des Betriebszustands des Motors 1 durch die Schritte
SA4, SA9 und SA14 zu regeln bzw. zu steuern und das Drosselventil 22 während der
Ausführung
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung durch den Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt 40b zu schließen.
-
Noch
weiterhin würde,
wenn der Prozeß zu den
Schritten SA3 und SA4 fortschreitet, nachdem JA an irgendeinem der
Schritte SA16 und SA17, wie oben beschrieben, bestimmt wird, wenn
die Beschleunigungseinrichtungs-Beaufschlagungsmenge null wäre, der
Motor 1 zum Leerlaufbetriebszustand zurückkehren und das Drosselventil 22 würde an dem
im wesentlichen völlig
geschlossenen Zustand während
der Ausführung
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung beibehalten.
D.h., die Öffnung
des Drosselventils 22 wird zu dieser Zeit relativ klein
im Vergleich zu jener während
des Leerlaufbetriebs im Zustand einer gewöhnlichen geschichteten Verbrennung.
Demgemäß ist ein
Drosselöffnungsbetätigungs-Regulierungsabschnitt 40f (1)
konfiguriert, um die Öffnungsbetätigungsregelung
bzw. -steuerung des Drosselventils 22 durch den Drosselöffnungs-Steuer- bzw. -Regelabschnitt 40e zu
regulieren, wenn der Abgas-Luft-Kraftstoff-Steuer-
bzw. -Regelabschnitt 40d das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder durch die
Regelprozedur eines Be- bzw. Verarbeitens von den Schritten SA16 und
SA17 zu den Schritten SA3 und SA4 korrigierend anreichert.
-
(Funktion und Wirkung
der Ausführungsform)
-
Funktion
und Wirkung bzw. Effekt der oben beschriebenen Ausführungsform
werden erklärt
bzw. erläutert.
-
Durch
die Regelung bzw. Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder des Motors 1 durch die ECU 40, wie
oben beschrieben, spritzt am Anfang, wenn der Motor 1 in
dem Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung einer Seite niedriger
Drehzahl und niedriger Last ist, die Einspritzeinrichtung 12 üblicherweise
Kraftstoff hauptsächlich
bei oder später
als eine Mitte des Kompressionshubs ein, um den Zustand einer geschichteten
Verbrennung auszubilden, so daß ein
Betriebszustand mit geringerem Pumpverlust und verbesserter Kraftstoffverbrauchsrate
erhalten wird. Zu dieser Zeit wird der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand
ein äußerst magerer
Zustand, wie es das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder ist, aber
NOx im Abgas wird in den mageren NOx Katalysator 34 absorbiert
und eine Abgabe bzw. ein Austragen von NOx an die Atmosphäre wird
ausreichend verringert bzw. reduziert.
-
Wenn
die Verbrennung im Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung des
Motors 1 andauert, nimmt die NOx absorptive Menge im Katalysator 34 allmählich zu,
wodurch die NOx absorptive Kapazität des Katalysators 34 abnehmen
wird und die NOx absorptive Fähigkeit
des Katalysators 34 sich allmählich verschlechtern wird.
Im Gegensatz dazu wird, wie als ein Beispiel in 6 gezeigt,
wenn die NOx absorptive Menge Snox die erste eingestellte Menge S1
erreicht, die zwangsweise NOx Reinigung ausgeführt, wird NOx abgegeben bzw.
freigegeben und reduzierend gereinigt, bevor sich die NOx absorptive Menge
des Katalysators 34 sättigt.
-
Andererseits
spritzt, wenn der Motor in dem Bereich (II), (III) einer homogenen
Verbrennung ist, die Einspritzeinrichtung 12 Kraftstoff
hauptsächlich während des
Einlaßhubs
des Zylinders 2 ein, um den Zustand einer homogenen Verbrennung
auszubilden und die hohe Ausgabe entsprechend der hohen Last zu
erhalten, und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird das im wesentlichen
stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder
reicher als jenes, wodurch das absorbierte NOx im Katalysator 34 freigegeben
bzw. abgegeben wird und reduzierend gereinigt wird.
-
Hierin
wird eine Änderung
bzw. Schwankung der NOx absorptiven Menge im Katalysator 34,
wenn die Motordrehzahl N variiert, wie beispielsweise in 7 gezeigt,
besonders erklärt.
Zuerst erhöht
sich, wenn der Motor in einem Leerlaufbetriebszustand ist (bis t1),
die NOx absorptive Menge allmählich
infolge einer relativ kleinen NOx generativen Menge und eines kleinen
Abgasstroms. Als nächstes
wird, wenn der Motor 1 beispielsweise ein Beschleunigungsbetriebszustand
wird und im homogenen Verbrennungszustand betrieben wird (zwischen
t1 und t2), das im Katalysator 34 absorbierte NOx freigegeben bzw.
abgegeben und reduzierend gereinigt, da das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
wesentlichen das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
oder reicher als dieses ist.
-
Auf
dies folgend erhöht
sich, wenn der Motor 1 bei einer konstanten Geschwindigkeit
auf der Seite hoher Umdrehung in dem Bereich einer geschichteten
Verbrennung (zwischen t2 und t3) betrieben wird, die NOx absorptive
Menge des Katalysators 34 rasch, aber danach variiert im
Kraftstoffunterbrechungszustand während des abbremsenden bzw. verzögernden
Betriebs des Motors (zwischen t3 und t4) die NOx absorptive Menge
nicht (zwischen t3 und t4). Auch in diesem Kraftstoffunterbrechungszustand wird,
um das Abkühlen
der Katalysatoren 32, 34 durch die Luft, die durch
die Katalysatoren 32, 34 strömt, zu unterdrücken, das
Drosselventil 22 im wesentlichen in den vollständig geschlossenen
Zustand gebracht, wobei dennoch der Temperaturzustand der Katalysatoren 32, 34 allmählich abnehmen
wird.
-
Und
wenn beispielsweise auf das Gaspedal getreten wird oder wenn die
Motordrehzahl N die Rückgewinnungs-
bzw. Erholungsdrehzahl N1 erreicht, d.h., wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung endet und sich der Motor 1 zum Zustand
(Bereich I) einer geschichteten Verbrennung verschiebt bzw. schaltet,
wie dies schematisch in 8 gezeigt (t = t4) ist, wird
der Motor 1 temporär bzw.
zeitlich vorübergehend
zum Zustand einer homogenen Verbrennung gebracht und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder wird korrigierend angereichert, wenn die Katalysatoren 32, 34 im
Zustand niedriger Temperatur sind (Tcat <= Tcat1) oder wenn die NOx absorptive
Menge des mageren NOx Katalysators 34 bis zu einem gewissen
Ausmaß groß ist (Snox >= S2). Dadurch wird
die Abgastemperatur erhöht,
dann wird der Temperaturanstieg der Katalysatoren 32, 34 erhöht, und
der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand
wird angereichert bzw. reicher gemacht, worauf die NOx Reinigung
des mageren NOx Katalysators 34 ausgeführt wird.
-
Als
eine Folge davon ist es, selbst wenn danach der Motor 1 zum
gewöhnlichen
Zustand (Bereich I) einer geschichteten Verbrennung und dem Betriebszustand
verschoben bzw. geschaltet wird, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder extrem mager ist (zwischen t4 und t5), möglich, ausreichend NOx
im Abgas zu absorbieren und die NOx Austragmenge an die Atmosphäre zu verringern,
da die NOx absorptive bzw. absorbierende Fähigkeit dann ausreichend wiedererlangt
wird. Weiterhin weist, da die anreichernde Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder ursprünglich
gemacht wird, um zu einem Kraftstoffrückgewinnungs- bzw. -erholungszeitpunkt
ausgeführt
zu werden, bei welchem der Kraftstoffeinspritzungsmodus geändert wird,
und außerdem
eine derartige verzögerte
Korrektur des Zündzeitpunkts
ausgeführt
wird, der Fahrer nicht häufig das
fremde bzw. eigenartige Gefühl
auf, selbst wenn sich das Ausgangs- bzw. Ausgangs- bzw. Ausgabedrehmoment
des Motors 1 geringfügig ändert.
-
Folgend
auf das Obige wird, auch wenn der Motor 1 zu dem mageren
Betriebszustand bei einer konstanten Geschwindigkeit (t = t6) zurückkehrt, nachdem
er nochmals im Kraftstoffunterbrechungszustand (zwischen t5 und
t6) ist, wenn der Katalysator 34 im Zustand einer niedrigen
Temperatur oder in dem Zustand ist, wo die NOx absorptive Menge
bis zu einem gewissen Ausmaß groß ist, die
korrigierende Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
im Zylinder, wie oben beschrieben, durchgeführt, worauf die Abgasreinigungsleistung
der Katalysatoren 32, 34 gesteigert wird.
-
Hierin
würde,
wenn die NOx Reinigung zum Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkt,
wie oben beschrieben, nicht durchgeführt werden würde, eine Änderung
der NOx absorptiven Menge im Katalysator 34 sein, wie dies
mit einer strichlierten Linie in 7 gezeigt
ist, dann würde
sie in einem Zustand sein, wo die NOx absorptive Menge groß im Durchschnitt
ist, d.h. einem Zustand von niedriger NOx absorptiven Fähigkeit,
insbesondere während
der Periode zwischen t4 und t7, im Vergleich zu dem Fall, wo die
NOx Reinigung zum Erholungszeitpunkt ausgeführt wird (Graph einer durchgehenden
bzw. vollen Linie).
-
Auch
wenn die NOx Reinigung am Erholungszeitpunkt nicht ausgeführt werden
würde,
wie dies in 7 gezeigt ist, würde die
NOx absorptive Menge Snox die erste eingestellte Menge S1 erreichen,
wenn der Motor 1 in einem stabilen Betriebszustand bei
einer niedrigen Drehzahl (t = t7) ist, dann würde die zwangsweise NOx Reinigung
durchgeführt werden,
und der Verbrennungszustand oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder des Motors 1 würde
zwangsweise unabhängig
von der Fahrermanipulation bzw. -betätigung in einer Situation verschoben
bzw. geschaltet werden, wo die Ausgabe des Motors 1 inhärent nicht
geändert
wird, worauf der Fahrer nicht vermeiden könnte, das fremde Gefühl zu haben,
selbst wenn eine Drehmomentänderung
zu diesem Zeitpunkt klein sein würde.
-
Im
Gegensatz zu dem Obigen verwendet der Apparat A zur Kraftstoffsteuerung
bzw. -regelung dieser Ausführungsform,
wie oben beschrieben, den Kraftstoffrückgewinnungs- bzw. -erholungszeitpunkt, wenn
der Motor 1 von dem Kraftstoffunterbrechungszustand zum
Zustand (Bereich I) einer geschichteten Verbrennung zurückkehrt,
reichert temporär
den Abgas- Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand
in dem Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung an, wo der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand
ursprünglich
mager ist, und veranlaßt
einen derartigen gesteigerten Temperaturanstieg der Katalysatoren 32, 34 und
eine NOx Reinigung, welches in einer Häufigkeitsabnahme einer zwangsweisen
NOx Reinigung im Bereich (I) einer geschichteten Verbrennung resultiert,
wodurch eine verbesserte Gesamtkraftstoffeffizienz und ein verbessertes
Fahrgefühl
dank dem verringerten fremden Gefühl erzielt werden.
-
Zusätzlich wird,
da eine derartige korrigierende Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im
Zylinder nur gemacht wird, wenn die Katalysatoren 32, 34 im
Zustand niedriger Temperatur der niedrigen Abgasreinigungsleistung
sind oder wenn die NOx absorptive Menge Snox im mageren NOx Katalysator 34 bis
zu einem gewissen Ausmaß groß ist, diese
korrigierende Anreicherung beim Kraftstoffrückgewinnungszeitpunkt nicht
unnötigerweise
häufig
gemacht, was auch in der verbesserten Kraftstoffverbrauchsrate resultiert.
-
Auch
wenn der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand angereichert ist, wird die
Einspritzeinrichtung 12 veranlaßt, zusätzlich Kraftstoff während des
Expansionshubs oder des Auslaßhubs
einzuspritzen. Indem man dies so macht, kann der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
sicher angereichert werden, während
die Ausgangsdrehmomentvariation des Motors 1 minimal beibehalten
werden, und weiterhin kann der Temperaturzustand des Katalysators 34 sehr
wirksam bzw. effektiv erhöht
werden, da der Kraftstoff zusätzlich
während
des Expansionshubs oder dgl. eingespritzt wird, von welchem ein
Teil davon bei einem späteren
Zeitpunkt verbrennen oder mit Sauerstoff im Abgas innerhalb des
Abgasdurchtritts 28 reagieren kann.
-
Auch
in dem Fall, daß die
zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung beispielsweise während des Expansionshubs durchgeführt wird,
wenn die Motordrehzahl N auf eine Drehzahl höher als die Rückgewinnungs-
bzw. Erholungsdrehzahl N1 abnimmt, wird die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung vorzugsweise aufrechterhalten, während das Drosselventil 22 betriebsfähig geöffnet ist
bzw. wird.
-
Indem
man es so macht, kann, wenn die Motordrehzahl N auf die Rückgewinnungs-
bzw. Erholungsdrehzahl N1 abnimmt, d.h., wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung endet und der Motor 1 im Leerlaufbetriebszustand
läuft,
der Einlaßluftstrom
in die Verbrennungskammer 6 ausreichend erhöht werden
kann und der Temperaturzustand rasch erhöht werden kann, indem eine
große Menge
des Abgases zu den Katalysatoren 32, 34 geliefert
wird. Gleichzeitig kann auch die HC und CO Zufuhrmenge zu dem mageren
NOx Katalysator 34 ausreichend erhöht werden, wodurch die NOx
Reinigung sehr wirksam gemacht werden kann. Diese Regelungen bzw.
Steuerungen können
nur in einem Fall eines höheren
Temperaturzustands der Katalysatoren 32, 34 gemacht
werden.
-
(Modifizierte Ausführungsform)
-
9 und 10 zeigen
eine modifizierte Ausführungsform
der Ausführungsform
1, in welcher eine Dauer gemessen wird, während welcher die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung des Motors 1 ausgeführt wird, und wenn diese Dauer der
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung lang ist, wird
die Anreicherung des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustands
im Prinzip gemacht, während
der Kraft stoffrückgewinnungs- bzw.
-erholungszeitpunkts verwendet wird.
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Insbesondere
bei Schritten SB1 bis SB9 von 10 wird
die gleiche Regel- bzw. -Steuerprozedur ausgeführt wie bei den Schritten SA1
bis SA9, die in 5 gezeigt sind. Dann wird beim
folgenden Schritt SB10 die Dauer Δt
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung durch einen
Zeitmesser der ECU 40 gemessen. Auch in einem Fall, daß NEIN bestimmt
wird, welches nicht die Rückgewinnung
bzw. Erholung aus der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
bei einem Schritt SB11 ist, wird bei Schritten SB12 bis SB16 die
gleiche Regel- bzw. Steuerprozedur ausgeführt wie bei den Schritten SA11
bis SA15.
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Weiterhin
schreitet, wenn JA bei dem Schritt SB11 bestimmt wird, welches die
Rückgewinnung bzw.
Erholung aus der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
ist, der Prozeß zu
einem Schritt SB17 fort und bestimmt, ob die Dauer Δt der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung gleich oder mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer
bzw. -periode Δt*
ist. Der Prozeß schreitet
zu dem Schritt SB12 fort, wenn die Bestimmung NEIN ist, während er
zu dem Schritt SB18 fortschreitet, wenn die Bestimmung JA ist, wo
bestimmt wurde, ob die abgeschätzte
Katalysatortemperatur Tcat gleich oder niedriger als eine vorbestimmte
Kriterientemperatur für
den hohen Temperaturzustand Tcat2 (beispielsweise 400°C) ist.
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Und
wenn Tcat > Tcat2
entsprechend NEIN bei Schritt SB18, ist der Temperaturzustand des
mageren NOx Katalysators 34 sehr hoch, dann könnte, wenn
der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand angereichert
wäre, die
NOx absorptive Lei stung verschlechtert sein bzw. werden, so daß der Prozeß zu Schritt
SB12 zu dieser Zeit fortschreitet, während, wenn Tcat <= Tcat2, der Prozeß b zu den
Schritten SB19 bis SB3, SB4 fortschreitet, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder wie bei den Schritten SA3, SA4 korrigierend anreichert.
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D.h.,
die längere
Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung bedeutet
abgekühltere
Katalysatoren 32, 34 und einen größeren Luftstrom
durch die Katalysatoren 32, 34 aufgrund einer
höheren
Motordrehzahl N zum Startzeitpunkt der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung, wobei dann angenommen wird, daß zu dieser Zeit die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung die Katalysatoren 32, 34 abkühlt und
der Temperaturzustand der Katalysatoren 32, 34 sehr
niedrig wird.
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Deshalb
wird in dieser modifizierten Ausführungsform die Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung gemessen, wenn diese Zeit Δt mehr als die eingestellte
Zeit Δt*
ist, wird der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zustand unter Verwendung
des Kraftstoffrückgewinnungs-
bzw. -erholungszeitpunkts angereichert, wodurch der Temperaturzustand
der Katalysatoren 32, 34 angehoben wird, während das
eigenartige Gefühl
des Fahrers verringert wird und eine Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung
verhindert wird. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen
dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von 12 geregelt bzw. gesteuert, weil, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12 übersteigt,
die Temperatur des Katalysators infolge der größeren Menge von nicht verbranntem
Kraftstoff fällt,
der im Abgas enthalten ist.
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Selbst
wenn die Dauer Δt
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung lang ist, wird
in einem derartigen Fall, daß die
Katalysatoren 32, 34 wahrscheinlich zum Startzeitpunkt
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung überhitzt
werden, die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht gemacht, da
die Katalysatoren 32, 34 nicht im Zustand niedriger
Temperatur sind, wo die Reinigungsleistung am Endzeitpunkt der Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung verschlechtert ist bzw. wird.
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Ein
eine Dauer bestimmender Abschnitt bzw. Dauerbestimmungsabschnitt 40g (9),
welcher bestimmt, ob die Dauer Δt
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung des Motors 1 gleich oder
mehr als die eingestellte Dauer Δt*
ist, wird mit dem Schritt SB17 gebildet, der in 10 illustriert
ist. Und in dieser modifizierten Ausführungsform ist der Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt 40d konfiguriert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Zylinder korrigierend anzureichern, wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung beendet ist und der Motor 1 sich zum Bereich
(I) einer geschichteten Verbrennung verschiebt bzw. schaltet, wenn
der Dauer-Bestimmungsabschnitt 40g bestimmt
hat, daß die
Dauer Δt
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung gleich oder mehr
als die eingestellte Dauer Δt*
ist.
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(Andere Ausführungsformen)
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In
diesem Zusammenhang ist die Konfiguration dieser Erfindung nicht
auf die oben erwähnten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern schließt verschiedene
andere Konfigurationen ein. D.h., während in den oben erwähnten Ausfüh rungsformen
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder des Motors 1 gesteuert bzw. geregelt wird,
um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein (A/F = 14,7), um den Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand anzureichern,
ist es nicht auf dieses beschränkt,
wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Zylinder geregelt bzw. gesteuert werden kann, um reicher als
das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
sein (beispielsweise A/F = 12–14).
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Auch
ist in der oben erwähnten
Ausführungsform
in einer stromaufwärtigen
Seite des Abgasdurchtritts des Motors 1 der Drei-Wege-Katalysator 32 angeordnet
und in einer stromabwärtigen
Seite von diesem ist der magere NOx Katalysator 34 angeordnet,
jedoch nicht auf dieses beschränkt,
wobei in der stromaufwärtigen
Seite der magere NOx Katalysator angeordnet sein kann und in der
stromabwärtigen
Seite von diesem der Drei-Wege-Katalysator angeordnet sein kann.
Oder nur der magere bzw. Mager-NOx-Katalysator 34 kann
angeordnet sein. Auch ist der magere NOx Katalysator 34 nicht
auf den NOx absorptiven bzw. absorbierenden und reduzierenden Typ
beschränkt,
sondern er kann irgendeiner des bzw. Material aufweist.
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Auch
wird in der oben erwähnten
Ausführungsform
der Apparat zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung auf den funkengezündeten Direkteinspritzungsmotor 1 angewandt,
wobei er jedoch nicht auf diesen beschränkt ist. D.h., die vorliegende
Erfindung kann auf den funkengezündeten
Motor einer sogenannten Öffnungseinspritzung
angewandt werden, wo die Einspritzeinrichtung so angeordnet ist, um
Kraftstoff zu der Einlaßöffnung einzuspritzen,
und kann auch auf den Dieselmotor angewandt werden. Weiterhin können diese
Motoren mit einem elektrischen Antriebsmotor kombiniert werden,
und ein sogenannter Hybridtyp einer Kraftübertragung kann ausgebildet
werden.
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Wie
oben erklärt,
wird in dem Motor, der einen mageren Betriebsbereich aufweist, wo
der Abgastemperaturzustand relativ niedrig wird und die Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung unter der vorbestimmten Bedingung gemacht bzw. durchgeführt wird,
wobei insbesondere in Betracht gezogen wird, daß der Katalysator während der
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung gekühlt und
seine Leistung verschlechtert wird, wenn sich der Motor zum mageren
Betriebsbereich verschiebt bzw. schaltet, wenn der Katalysator in
dem Zustand niedriger Leistung ist, der Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkt
für ein
Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr verwendet und der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand angereichert
wird, so daß die
Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung verhindert werden kann,
während
das fremde bzw. eigenartige Gefühl
des Fahrers verringert wird.
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In
dem Motor, der einen mageren Betriebsbereich aufweist, wo der Abgastemperaturzustand relativ
niedrig wird und die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
unter der vorbestimmten Bedingung gemacht bzw. durchgeführt wird,
wobei insbesondere in Betracht gezogen wird, daß der Katalysator während der
Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung abgekühlt wird,
wenn sich der Motor zu dem mageren Betriebsbereich verschiebt bzw.
schaltet, wenn der Katalysator in dem Zustand niedriger Temperatur
mit der niedrigeren Leistung ist, wird der Rückgewinnungs- bzw. Erholungszeitpunkt für ein Wiederaufnehmen
der Kraftstoffzufuhr verwendet und der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
angereichert, so daß die
Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung durch ein Erhöhen des
Katalysatortemperaturzustands verhindert werden kann, während das
fremde Gefühl
des Fahrers verringert wird.
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Weiterhin
wird in dem Motor, der einen mageren Betriebsbereich aufweist, wo
das Abgas die Überschußsauerstoffatmosphäre ist und
die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung unter der vorbestimmten
Bedingung gemacht bzw. durchgeführt
wird, wobei in Betracht gezogen wird, daß das NOx absorbierende Mittel,
das in dem Abgasdurchtritt angeordnet ist, die niedrigere absorptive Fähigkeit
aufweist, wenn die NOx absorptive Menge erhöht ist, wenn sich der Motor
zu dem mageren Betriebsbereich verschiebt bzw. schaltet, wenn der
Katalysator die vorbestimmte Menge von NOx oder mehr absorbiert
hat, der Rückgewinnungs-
bzw. Erholungszeitpunkt für
ein Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr verwendet und der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
angereichert wird, so daß die
Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung durch ein Frei- bzw.
Abgeben von NOx von dem NOx absorbierenden Mittel und ein reduzierendes
Reinigen verhindert werden kann, während das fremde Gefühl des Fahrers
verringert bzw. reduziert wird.
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Außerdem kann,
wenn sich der Motor von der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw.
-steuerung zum mageren Betriebsbereich verschiebt bzw. schaltet,
der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
angereichert werden, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder
korrigierend angereichert wird. Auch kann zu dieser Zeit die Drehmomentänderung
bzw. -schwankung unterdrückt
werden, indem die Öffnungsbetätigung des
Drosselventils reguliert wird und seine Öffnung bei dem relativ kleinen
Zustand aufrechterhalten wird.
-
Außerdem wird
das Fallen des Katalysatortemperaturzustands unterdrückt, indem
das Drosselventil während
der Ausführung
der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung geschlossen
wird, und wenn die Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
beendet ist bzw. wird und die Kraftstoffeinspritzungszufuhr wieder
aufgenommen wird, wird der ausreichende Einlaßluftstrom erhalten und die zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung, wie beispielsweise während des Expansionshubs des
Zylinders, wird durchgeführt,
so daß die
Drehmomentveränderung ausreichend
unterdrückt
werden kann, während
der Temperaturzustand des Katalysators rasch durch ein Zuführen einer
großen
Menge von Abgas hoher Temperatur erhöht werden kann.
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Schließlich wird,
wenn die Dauer der Kraftstoffunterbrechungsregelung bzw. -steuerung
gleich oder mehr als die eingestellte Dauer wird, der Abgas-Luft-Kraftstoff-Zustand
angereichert, indem der Zeitpunkt verwendet wird, wenn diese Kraftstoffunterbrechungsregelung
bzw. -steuerung beendet ist bzw. wird und die Kraftstoffrückgewinnung
gemacht wird, so daß,
selbst wenn der Katalysatortemperaturzustand während der Kraftstoffunterbrechungsregelung abnimmt,
unter Verwendung des Kraftstoffrückgewinnungszeitpunkts
der Katalysatortemperaturzustand rasch rückgewonnen bzw. wiederhergestellt
werden kann, d.h. er auf den aktiven Temperaturzustand erhöht werden
kann.
-
- A
- Apparat
zur Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung für einen Motor
- 1
- Motor
- 2
- Zylinder
- 6
- Verbrennungskammer
- 32
- Drei-Wege-Katalysator
- 34
- magerer
bzw. Mager-NOx-Katalysator
- 40
- Regel-
bzw. Steuereinheit (ECU)
- 40a
- Luft-Kraftstoff-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt im Zylinder (Luft-Kraftstoff-Regel- bzw. -Steuermittel
im Zylinder)
- 40b
- Kraftstoffunterbrechungs-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt (Kraftstoffunterbrechungs-Regel- bzw. -Steuermittel)
- 40c
- Katalysatorreinigungszustand-Bestimmungsabschnitt
(Katalysator-Niedertemperaturzustand-Bestimmungsmittel, Bestimmungsmittel
des NOx absorptiven Zustands)
- 40d
- Abgas-Luft-Kraftstoff-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt (Abgas-Luft-Kraftstoff-Regel- bzw. -Steuerabschnitt)
- 40e
- Drosselöffnungs-Regel-
bzw. -Steuerabschnitt (Drosselöffnungs-Regel-
bzw. -Steuermittel)
- 40f
- Drosselventilöffnungsbetätigungs-Regulierungsabschnitt
(Drosselventilöffnungsbetätigungs-Regulierungsmittel)
- 40g
- Dauer-Bestimmungsabschnitt
(Dauerbestimmungsmittel)