DE10042937A1 - Steuervorrichtung für die Direkteinspritzung bei einem Ottomotor - Google Patents
Steuervorrichtung für die Direkteinspritzung bei einem OttomotorInfo
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Abstract
Es wird eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Ottomotors mit Direkteinspritzung geschaffen, bei dem ein Katalysator in einem Abgasdurchgang angeordnet ist. Der Motor führt selektiv eine gleichförmige Verbrennung und eine geschichtete Verbrennung entsprechend seinem Betriebszustand aus, wobei die gleichförmige Verbrennung hervorgerufen wird, indem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff beim Ansaughub einspritzt, und die geschichtete Verbrennung hervorgerufen wird, indem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff beim Verdichtungshub einspritzt. Die Steuervorrichtung ist so konstruiert, dass sie eine schnelle Aktivierung des Katalysators fördert, während wirksam die HC Emission in die Atmosphäre gesteuert wird, bis der Katalysator seine Aktivierungstemperatur erreicht hat.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Direkteinspritzung bei
Verbrennungsmotoren und insbesondere eine solche Steuervorrichtung, das den
Verbrennungsmotor steuert, damit er eine zufriedenstellende, niedrige Abgasemission
aufweist, insbesondere wenn der Motor noch nicht ausreichend erwärmt ist.
In den letzten Jahren sind Ottomotoren mit Direkteinspritzung weitverbreitet zum prakti
schen Einsatz gekommen, bei denen Kraftstoff unmittelbar in Brennkammern einge
spritzt und durch die Zündkerze entzündet und bei Vorhandensein von Luft verbrannt
wird. Üblicherweise wird in den Motoren dieser Art des Verbrennungsbetriebs entspre
chend der Betriebsbedingung des Motors derart geändert, dass unter der Anforderung
geringer Lasten ein geschichteter Verbrennungsbetrieb ausgeführt wird, während unter
der Anforderung hoher Lasten ein gleichförmiger Verbrennungsbetrieb ausgeführt wird.
Bei dem geschichteten Verbrennungsbetrieb wird Kraftstoff in die Brennkammer beim
Verdichtungshube eingespritzt, um ein geschichtetes Luft/Kraftstoffgemisch um die
Zündkerze herum zu bilden, während bei dem gleichförmigen Verbrennungsbetrieb
Kraftstoff beim Ansaughub eingespritzt wird, um ein verteiltes oder gleichförmiges
Luft/Kraftstoffgemisch in der Brennkammer zu bilden.
In der japanischen Offenlegungsschrift 10-169488 ist eine Abgas-Erwärmungsvorrich
tung gezeigt, das für die obenerwähnten Motoren mit Direkteinspritzung geeignet ist.
Das Vorrichtung zielt darauf ab, die praktische Aktivität des Abgasreinigungskatalysator
während des Kaltstarts des Motors zu fördern, d. h., während der Zeit, während der der
Motor noch nicht ausreichend erwärmt ist.
Bei dem in der Veröffentlichung geoffenbarten Abgas-Erwärmungsvorrichtung wird bei
Anforderung nach Erhöhung der Abgastemperatur die Steuerung so ausgeführt, dass
um die Zündkerze herum ein fetteres Luft/Kraftstoffgemisch gebildet wird, um einen
Luftmangel hervorzurufen, und gleichzeitig wird die Steuerung derart gemacht, dass der
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bei dem Verdichtungshub verzögert wird, um eine Verringe
rung der Kraftstoffvernebelungszeit herbeizuführen. Wenn unter dieser Bedingung eine
Zündung ausgeführt wird, wird die Verbrennung des Gemisches unvollständig ausge
führt und es werden unvollständig verbrannte Produkte (d. h. CO) erzeugt, während ein
Teil des Kraftstoffs (HC) unverbrannt bleibt. Diese oxidierbaren Stoffe (d. h. CO und HC)
reagieren mit dem Sauerstoffüberschuss in dem Zylinder nach der Hauptverbrennung
des Gemisches, wodurch die Temperatur des Abgases erhöht wird.
Bei dem obenerwähnten Abgas-Erwärmungsvorrichtung wird das Luft/Kraftstoffverhält
nis des zerstäubten Gemisches zu einem solch fetteren Wert gesteuert, dass eine Fehl
zündung herbeigeführt wird, und somit wird eine Zündung des Gemischnebels nur er
möglicht, wenn ein vorderer Bereich des Gemisches die Zündkerze erreicht. Das heißt,
der Zündzeitpunkt, der die Zündung gewährleistet, ist sehr begrenzt, und somit wird eine
Fehlzündung nur durch eine geringe Änderung des Zündzeitpunkts hervorgerufen.
Des Weiteren findet bei dem Abgas-Erwärmungsvorrichtung die Zündung statt, bevor
der eingespritzte Kraftstoff ausreichend zerstäubt ist, und somit wird die Menge an un
verbrannten Stoffen (d. h. HC) als Größe als diejenige der unvollständigen Verbren
nungsprodukte (d. h. CO) angesehen. Des Weiteren werden um den Umfang des zer
stäubten Kraftstoffs (d. h., der Grenze zwischen der fetteren Gemischschicht und der
Luftschicht) einige Bereiche erzeugt, die wegen der Art der Kraftstoffdiffusion ein mage
res Luft/Kraftstoffverhältnis zeigen. In diesen Bereichen wird ein zufriedenstellendes
Fortschreiten der Zündungsflamme nicht erwartet, und somit nehmen die unverbrannten
Stoffe (d. h., HC) zu.
Entsprechend werden verglichen mit dem gleichförmigen Verbrennungsmodus, bei dem
die Hauptverbrennung weniger unverbrannten HC erzeugt, die zu dem Katalysator ge
führten unverbrannten Stoffe (HC) erhöht. Dies neigt dazu, dass eine Zunahme von HC
hervorgerufen wird, der in die Atmosphäre ausgebracht wird. Ferner zeigt, da Sauer
stoff, der für die Nachverbrennung verwendet wird, um einen Umfang der Brennkammer
herum gelassen wird, die eine relativ niedrige Temperatur aufweist, der Sauerstoff eine
relativ geringe Temperatur am Ende der Hauptverbrennung, was dazu beiträgt, dass
eine schnelle Nachverbrennung von HC behindert wird.
Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für
einen Ottomotor mit Direkteinspritzung zu schaffen, bei der die obenerwähnten
Nachteile nicht vorhanden sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind in den abhängigen An
sprüchen angegeben.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Otto
motor mit direkter Einspritzung geschaffen, das eine schnelle Aktivierung des Katalysa
tors fördert, während die HC Emission in die Atmosphäre wirksam gesteuert wird, bis
der Katalysator seine Aktivierungstemperatur erreicht hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Ottomotor mit
Direkteinspritzung geschaffen. Der Motor umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die
unmittelbar Kraftstoff in eine Brennkammer einspritzt, und einen Katalysator, der in ei
nem Abgasdurchgang zur Reinigung des Abgases eingerichtet ist, das dort hindurch
fließt, und der Motor führt selektiv eine gleichförmige Verbrennung und eine geschich
tete Verbrennung entsprechend seinem Betriebszustand durch. Die gleichförmige
Verbrennung wird bewirkt, indem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezwungen wird,
Kraftstoff beim Ansaughub einzuspritzen, und die geschichtete Verbrennung wird her
beigeführt, indem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gesteuert wird, Kraftstoff beim Ver
dichtungshub einzuspritzen. Die Steuervorrichtung umfasst einen ersten Abschnitt, der
eine aufgeteilte Einspritzung während eines Kaltstarts des Motors durchführt, wobei die
aufgeteilte Einspritzung eine erste Kraftstoffeinspritzung, bei der ein Teil einer gegebe
nen Kraftstoffmenge in die Brennkammer beim Ansaughub eingespritzt wird, und eine
zweite Kraftstoffeinspritzung umfasst, bei der der restliche Teil der gegebenen Kraft
stoffmenge in die Brennkammer beim Verdichtungshub eingespritzt wird; einen zweiten
Abschnitt, der die Temperatur des Katalysators erfasst; einen dritten Abschnitt, der eine
Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung von dem Zeitpunkt des Kaltstarts des Motors
bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine erste, vorbe
stimmte Temperatur ansteigt, wobei die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung so
ausgeführt wird, dass das Aufteilungsverhältnis der aufgeteilten Einspritzung derart eingestellt
wird, dass HC in dem Abgas verringert wird und gleichzeitig der Zündzeitpunkt
derart eingestellt wird, dass die Temperatur des Abgases ansteigt; und einen vierten
Abschnitt, der eine Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerungvon dem Zeit
punkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Temperatur aufweist, bis
zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine zweite, vorbe
stimmte Temperatur ansteigt, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur ist, wo
bei die Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung so ausgeführt wird, dass
das Einspritzaufteilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass CO und O2 in dem Abgas
erhöht werden, und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart eingestellt wird, dass der Ka
talysator seine praktische Aktivität bei einer relativ niedrigen Temperatur aufweist.
Der Erfindungsgegenstand wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ottomotors mit direkter Einspritzung ist,
bei dem eine Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung praktisch an
gewendet wird;
Fig. 2A und 2B Darstellungen einer Brennkammer sind, die die Kraftstoffeinspritzung bei
dem Ansaug- und Verdichtungshub für eine geschichtete Verbrennung ei
ner Gemisch mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis zeigen;
Fig. 3 eine Darstellung der Brennkammer ist, die einen Zustand der Luft/Kraft
stoffgemisch bei geschichteter Verbrennung zeigt;
Fig. 4 ein Flussdiagramm ist, das die Arbeitsschritte einer Hauptroutine zeigt, die
durch einen in eine bei der Erfindung verwendeten Steuereinheit einge
bauten Mikroprozessor ausgeführt werden;
Fig. 5 ein Flussdiagramm ist, das die Arbeitsschritte einer Katalysatortempera
tur-Schätzroutine zeigt;
Fig. 6 ein Flussdiagramm ist, das die Arbeitsschritte einer anderen Katalysator
temperatur-Schätzroutine zeigt;
Fig. 7 ein Flussdiagramm ist, das die Arbeitsschritte einer Kraftstoffeinspritzsteu
erroutine zeigt;
Fig. 8 eine Kurve ist, die eine Beziehung zwischen einem Einspritzaufteilungs
verhältnis (d. h., die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) und der HC
Konzentration zeigt;
Fig. 9 eine Kurve ist, die eine Beziehung zwischen dem Einspritzaufteilungsver
hältnis (d. h., die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) und der CO Kon
zentration zeigt;
Fig. 10 eine Kurve ist, die eine Beziehung zwischen dem Einspritzaufteilungsver
hältnis (d. h., der Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) und der 02 Kon
zentration zeigt;
Fig. 11 eine Kurve ist, die eine Absenktendenz der Katalysatoraktivierungstempe
ratur im Bezug auf die CO Konzentration und die O2 Konzentration zeigt;
Fig. 12 eine Kurve ist, die die Kennlinie einer gleichförmigen, stöchiometrischen
Verbrennung und die einer geschichteten stöchiometrischen Verbrennung
in Bezug auf die Beziehung zwischen einem Zündzeitpunkt und der Ab
gastemperatur zeigt;
Fig. 13 eine Kurve ist, die die Kennlinie einer gleichförmigen, stöchiometrischen
Verbrennung und die einer geschichteten stöchiometrischen Verbrennung
in Bezug auf die Beziehung zwischen einem Zündzeitpunkt und der CO
Konzentration zeigt;
Fig. 14 eine Kurve ist, die die Kennlinie einer gleichförmigen, stöchiometrischen
Verbrennung und die einer geschichteten stöchiometrischen Verbrennung
in Bezug auf die Beziehung zwischen einem Zündzeitpunkt und der O2
Konzentration zeigt;
Fig. 15 eine Zeitkurve ist, die die Arbeitsweise der Steuervorrichtung der Erfin
dung darstellt, das nach einem Kaltstart ausgeführt wird; und
Fig. 16 eine Zeitkurve ist, die die Arbeitsweise der Steuervorrichtung der Erfin
dung darstellt, und die die O2 und CO Konzentration in dem Abgas in Be
zug auf die verstrichene Zeit zeigt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ottomotors mit direkter Einspritzung, bei
dem eine Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung praktisch angewendet wird.
In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 1 der eigentliche Motor bezeichnet, der Kolben 2
und Brennkammern 3 enthält. Zu den Brennkammern 3 erstreckt sich ein Luftansaugka
nal 4, der ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 5 aufweist, das darin eingebaut ist.
Das Drosselventil 5 wird durch eine Steuereinheit 10 auf der Grundlage der Auslenkung
(d. h., des Niederdrückwinkels des Gaspedals) gesteuert, bis zu der ein Gaspedal (nicht
gezeigt) von einem Fahrer niedergedrückt wird. Insbesondere berechnet die Steuerein
heit 10 auf der Grundlage des Niederdrückwinkels des Gaspedals eine Solldrosselöff
nung und steuert eine Betätigungsvorrichtung (Schrittmotor oder Ähnliches), damit das
Drosselventil 5 die Sollstellung einnimmt. Das Drosselventil 5 kann genau ein Drehmo
ment hervorrufen, das momentan von dem Motor 1 verlangt wird.
Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 6 öffnet in jede Brennkammer 3, um un
mittelbar Kraftstoff in sie einzuspritzen. Eine Zündkerze 7 ist in der Brennkammer 3 an
gebracht, damit eine in der Kammer 3 erzeugte Luft/Kraftstoffgemisch gezündet wird.
Zur Synchronisierung des Motorbetriebs gibt die Steuereinheit 10 Einspritzimpulssignale
an das Kraftstoffeinspritzventil 6 beim Ansaug- oder Verdichtungshube aus, damit der
Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Ventils 6 gesteuert wird. Auf diese Weise wird druckge
steuerter Kraftstoff in die Brennkammer 3 eingespritzt.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaughub durchgeführt wird, wird der Kraft
stoff in der Brennkammer 3 verteilt und erzeugt in ihr ein gleichförmiges Luft/Kraftstoff
gemisch, während dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungshub
durchgeführt wird, eingespritzter Kraftstoff gezwungen wird, ein geschichtetes Luft/Kraft
stoffgemisch um die Zündkerze 7 herum zu bilden. Durch ein Zündsignal von der Steu
ereinheit wird das Luft/Kraftstoffgemisch durch die Zündkerze 7 entzündet, und wird
dann verbrannt.
Zur Einfachheit der Beschreibung wird im Folgenden die Verbrennung des gleichförmi
gen Luft/Kraftstoffgemisches als "gleichförmige Verbrennung" bezeichnet und die
Verbrennung des geschichteten Luft/Kraftstoffgemisches wird als "geschichtete
Verbrennung" bezeichnet.
Ein Abgasdurchgang 8 erstreckt sich von der Brennkammer 3. Ein Katalysator 9 ist in
dem Abgasdurchgang 8 zur Reinigung des Abgases eingebaut.
Das Katalysatormaterial in dem Katalysatorwandler 9 ist vom Dreiwegetyp, das wirksam
eine Oxidation von CO und HC in dem Abgas und eine Reduktion von NOx in diesem
zur Reinigung des Abgases durchführt, wenn die in jeder Brennkammer 3 vorgesehene
Gemisch ungefähr ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis zeigt. Wenn erwünscht
ist, kann das Katalysatormaterial des Weiteren einen NOx Absorber enthalten, um einen
Dreiwege-Katalysator mit NOx-Speicherung zu haben, der NOx in dem Abgas entspre
chend dessen Luft/Kraftstoffverhältnis einfängt, speichert und freigibt. Das heißt, wenn
das Abgas ein fetteres oder magereres Luft/Kraftstoffverhältnis zeigt, speichert der NOx
Absorber NOx, während dann, wenn das Abgas ein magereres oder fetteres Luft/Kraft
stoffverhältnis zeigt, der Absorber NOx abgibt.
Die Steuereinheit 10 ist der Mikrocomputer, der eine CPU (zentrale Verarbeitungsein
heit), einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einen ROM (Festwertspeicher) und
einen A/D (Analog/Digital) Wandler und eine Eingabe- und Ausgabeschnittstelle auf
weist. Das heißt, bei Erhalt von Informationssignalen von verschiedenen Sensoren ver
arbeitet die Steuereinheit 10 die Signale und erzeugt Befehlssignale auf der Grundlage
der verarbeiteten Signale.
Die Sensoren sind ein Kurbelwellensensor 11, der die Drehung der Kurbelwelle des
Motors 1 erfasst, um die Motordrehzahl Ne zu bestimmen, ein Luftdurchsatzmesser 12,
der in dem Luftansaugkanal 4 stromaufwärts des Drosselventils 5 angeordnet ist, um
eine Ansaugluftdurchsatzmenge Qa zu bestimmen, ein Gaspedalsensor 13, der den
Niederdrückgrad (d. h., den Gaspedalöffnungswinkel) APO eines Gaspedals erfasst, ein
Temperatursensor 14, der die Temperatur Tw des Kühlwassers für den Motor 1 erfasst,
ein Katalysatortemperatursensor 15, der die Temperatur CTEMP des Katalysators des
Umwandlers 9 erfasst, und ein Abgastemperatursensor 16, der die Temperatur GTEMP
des Abgases stromaufwärts des Umwandlers 9 erfasst.
Indem die Informationssignale von diesen Sensoren verarbeitet werden, schätzt die
Steuereinheit 10 den Betriebszustand des Motors 1 ab, und auf der Grundlage des ge
schätzten Motorbetriebszustands steuert die Steuereinheit 10 den Öffnungsgrad des
Drosselventils 5, die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt von
jedem Kraftstoffeinspritzventil 6 und den Zündzeitpunkt von jeder Zündkerze 7.
Das heißt, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird so gesteuert, dass, wenn sich der Motor
1 in einem niedrigen oder mittleren Lastbetrieb befindet, die Kraftstoffeinspritzung beim
Verdichtungshub ausgeführt wird, damit um die Zündkerze 7 herum ein geschichtetes,
verbrennbares Luft/Kraftstoffgemisch für die geschichtete Verbrennung in der Brenn
kammer 3 bereitgestellt wird, während dann, wenn der Motor im Hochlastbetrieb ist, die
Kraftstoffeinspritzung beim Ansaughub ausgeführt wird, wodurch in der gesamten
Verbrennungskammer 3 ein gleichförmiges Luft/Kraftstoffgemisch für die gleichförmige
Verbrennung geschaffen wird.
Die Kraftstoffeinspritzmenge und das Luft/Kraftstoffverhältnis werden so gesteuert, dass,
wenn die geschichtete Verbrennung ausgeführt wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis des
Gemisches zu der magereren Seite gesteuert wird, während dann, wenn die gleichför
mige Verbrennung durchgeführt wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis zu der stöchiometri
schen oder magereren Seite gesteuert wird. Somit werden allgemein als Verbrennungs
betrieb drei Arten vorgesehen, die eine geschichtete, magere Verbrennungsart, eine
gleichförmige, stöchiometrische Verbrennungsart und eine gleichförmige, magere
Verbrennungsart sind. Während bei der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu solchen
Verbrennungsarten eine sogenannte geschichtete, stöchiometrische Verbrennungsart
des Weiteren verwendet wird, die gerade dann ausgeführt wird, wenn der Motor 1 nicht
ausreichend erwärmt ist. Diese Art oder diese Verbrennung wird vorgesehen, indem
eine unterteilte Einspritzung (d. h., eine zweistufige Einspritzung) durchgeführt wird, wäh
rend der Motor 1 noch nicht ausreichend erwärmt ist, d. h., während des Kaltstarts des
Motors 1.
Die geschichtete, stöchiometrische Verbrennung ist eine einzigartige Verbrennung, die
ausschließlich bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bei dieser Verbrennung
wird die eingespritzte Kraftstoffmenge bei jedem Verbrennungszyklus so eingestellt,
dass die Gemisch in der Brennkammer 3 mit einem stöchiometrischen oder etwas fette
ren Luft/Kraftstoffverhältnis bereitgestellt wird, und gleichzeitig wird die Kraftstoffeinsprit
zung durch eine Einspritzung bei dem Ansaughub sowie eine Einspritzung bei dem Ver
dichtungshub durchgeführt.
Die Verbrennung oder die Art wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. 2A, 2B
und 3 beschrieben. Das heißt, es wird, wie es in Fig. 2A zu sehen ist, bei jedem
Verbrennungszyklus ein Teil einer gegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkammer 3
beim Ansaughub eingespritzt, wodurch der gesamten Kammer 3a eine etwas magerere,
gleichförmige Luft/Kraftstoffgemisch geliefert wird, und nachfolgend wird, wie in Fig. 2B
zu sehen ist, der restliche Teil des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 3 beim Ver
dichtungshub eingespritzt, um dadurch um die Zündkerze 7 herum ein etwas fetteres,
geschichtetes Luft/Kraftstoffgemisch zu schaffen. Als Ergebnis wird eine in Fig. 3 ge
zeigte Verbrennung ausgeführt, die die geschichtete, stöchiometrische Verbrennung
bildet.
Bei der obenerwähnten, geschichteten, stöchiometrischen Verbrennung wird ein etwas
fetteres Luft/Kraftstoffgemisch um die Zündkerze 7 herum vorgesehen, und somit er
zeugt die Verbrennung des Gemisches eine größere Menge an CO. Das heißt, aufgrund
der Gegenwart des fetteren Luft/Kraftstoffgemisches um die Zündkerze 7 herum, er
zeugt die Hauptverbrennung des Gemisches (d. h., die Verbrennung, die die Zündungs
verbrennung durch die Zündkerze 7 und die Verbrennung enthält, die durch die Flam
menfortschreitung danach herbeigeführt wird) eine größere Menge an CO als unvoll
ständige Verbrennungsprodukte, und selbst nach der Hauptverbrennung verbleibt eine
größere Menge an CO in der Brennkammer 3. Fig. 13 zeigt die Kennlinie der gleichförmigen,
stöchiometrischen Verbrennung und die der geschichteten, stöchiometrischen
Verbrennung hinsichtlich einer Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt und der CO
Konzentration.
Des Weiteren wird bei der geschichteten, stöchiometrischen Verbrennung ein etwas
magereres Luft/Kraftstoffgemisch um die obenerwähnte etwas fettere Gemisch herum
geschaffen, und somit bleibt eine gewisse Menge an O2 in einem solchen Bereich selbst
nach der Hauptverbrennung zurück. Fig. 14 zeigt die Kennlinie der gleichförmigen, stö
chiometrischen Verbrennung und diejenige der geschichteten, stöchiometrischen
Verbrennung hinsichtlich einer Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt und der O2
Konzentration.
Man beachte, dass aufgrund der Gasströmung, die nach der Hauptverbrennung auftritt,
das obenerwähnte verbleibende CO und O2 gezwungen werden, sich zu vermischen,
und werden dadurch verbrannt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Man beachte des Weiteren, dass, indem das Luft/Kraftstoffverhältnis des fetteren Gemi
sches auf ein gewisses fetteres Luft/Kraftstoffverhältnis eingestellt wird, das ein viel hö
heres Entzündungsvermögen aufweist, als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhält
nis, und indem eine für eine ausreichende Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs
angemessene Zeit eingestellt wird, eine stabile Zündung konstant erhalten und somit die
Erzeugung von CO stabil gehalten wird.
Man beachte des Weiteren, dass, indem das Luft/Kraftstoffverhältnis der magereren Ge
misch auf ein gewisses magereres Luft/Kraftstoffverhältnis eingestellt wird, das eine
Flammenfortschreitung ermöglicht, die Flamme zu allen Bereichen der Brennkammer 3
fortschreitet und somit die Größe einer unerwünschten Niedertemperaturzone, die die
Erzeugung von unverbranntem HC hervorruft, verringert werden kann.
Im Folgenden ist die Verbrennungssteuerung während des Kaltstarts, die die obener
wähnte, geschichtete, stöchiometrische Verbrennung verwendet, ausführlich unter Be
zugnahme auf die Flussdiagramme beschrieben.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm einer Hauptroutine, die beim Start des Motors in gegebe
nen Intervallen ausgeführt wird.
Im Schritt S1 wird die Temperatur CTEMP des Katalysators in dem Umwandler 9 abge
nommen. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 erfasst der Katalysatortemperatursensor
15 die Temperatur CTEMP. Wenn erwünscht, kann die Temperatur CTEMP von der
Temperatur des Abgases geschätzt werden, d. h. durch den Abgastemperatursensor 16
erfasst werden. In diesem Fall wird die Temperaturschätzroutine verwendet, die in Fig. 6
gezeigt ist, d. h., im Schritt S11 wird die Abgastemperatur GTEMP abgenommen und im
Schritt S12 wird die Katalysatortemperatur CTEMP geschätzt, indem die Temperatur
GTEMP verarbeitet wird. Des Weiteren kann, wenn erwünscht, die Katalysatortempera
tur CTEMP aus der Ansaugluftdurchsatzmenge Qa und der Motordrehzahl Ne geschätzt
werden. In diesem Fall wird die Temperaturschätzroutine der Fig. 6 verwendet. Das
heißt, im Schritt S21 werden die Ansaugluftdurchsatzmenge Qa und die Motordrehzahl
Ne ausgelesen, und im Schritt S22 wird die folgende Gleichung (1) ausgeführt:
Tp = (Qa/Ne) × β (1)
worin:
Tp: Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung, die der für jede Motordrehung benö tigten Luftmenge und somit der Motorbelastung entspricht
β: Konstante
Tp: Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung, die der für jede Motordrehung benö tigten Luftmenge und somit der Motorbelastung entspricht
β: Konstante
Dann wird in Schritt S23, bei dem in einer Datentabelle nachgesehen wird, die eine Be
ziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Tp zeigt, eine Endtemperatur
T1 des Katalysators erhalten, und dann wird im Schritt S24 die folgende, gewichtete Mit
telungsgleichung (2) ausgeführt, um die Katalysatortemperatur CTEMP zu erhalten oder
zu schätzen.
CTEMP = CTEMP × (1 - α) + T1 × α (2)
worin:
α: Zeitkonstante
α: Zeitkonstante
Die Zeitkonstante ist eine gewichtete Mittelungsrate, die "0 < α < 1" erfüllt und in Bezug auf
die Wärmekapazität des Abgasdurchgangs 8 und diejenige des Katalysators bestimmt
wird.
Es wird erneut auf Fig. 4 Bezug genommen. Im Schritt S2 wird bestimmt, ob die vorlie
gende Katalysatortemperatur CTEMP niedriger als eine erste, vorbestimmte Temperatur
CTEMP1 ist oder nicht.
Wenn JA, d. h., wenn die Katalysatortemperatur CTEMP niedriger als die erste, vorbe
stimmte Temperatur CTEMP1 ist, geht der Ablauf zu dem Schritt S4, um eine soge
nannte Katalysatortemperaturanstiegssteuerung auszuführen. Diese Steuerung ist
nachfolgend ausführlich beschrieben.
Wenn NEIN im Schritt S2, d. h., wenn die vorliegende Katalysatortemperatur CTEMP
gleich oder höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist, geht der Arbeits
ablauf zu dem Schritt S3. In diesem Schritt S3 wird bestimmt, ob die vorliegende Kataly
satortemperatur CTEMP niedriger als eine zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2
ist oder nicht, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist.
Wenn JA, d. h., wenn die vorliegende Katalysatortemperatur CTEMP niedriger als die
zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 und gleich oder höher als die erste, vorbe
stimmte Temperatur CTEMP1 ist, geht der Arbeitsablauf zu dem Schritt S5, um eine
sogenannte Absenksteuerung der Katalysatoraktivierungstemperatur auszuführen. Die
se Steuerung ist ausführlich nachfolgend beschrieben.
Wenn NEIN im Schritt S3, d. h., wenn die vorliegende Katalysatortemperatur CTEMP
gleich oder höher als die zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ist, geht der Ar
beitsablauf zu dem Schritt S6, um eine normale Steuerung auszuführen. Das heißt, ent
sprechend dem Betriebszustand des Motors 1 wird die gleichförmige, stöchiometrische
Verbrennung (HSC), die gleichförmige, magere Verbrennung (HLC) und die geschich
tete, magere Verbrennung (SLC) selektiv ausgeführt.
Man beachte, dass die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 auf eine Temperatur
(T50) gesetzt wird, die ungefähr 50% Aktivierung in Bezug auf eine volle Aktivierung
(100%) des Katalysators erreicht, und die zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2
wird auf eine Temperatur (T90) gesetzt, die ungefähr 90% Aktivierung in Bezug auf die
volle Aktivierung erreicht.
Im Folgenden werden die Anstiegssteuerung der Katalysatortemperatur im Schritt S4
und die Absenksteuerung der Katalysatoraktivierungstemperatur im Schritt S5 ausführ
lich beschrieben.
Diese Steuerung wird von dem Zeitpunkt an ausgeführt, wenn ein Motorkaltstart stattfin
det, bis zu der Zeit, wenn die vorliegende Katalysatortemperatur CTEMP auf die erste,
vorbestimmte Temperatur CTEMP1 angestiegen ist.
Bei der Steuerung wird die Kraftstoffgesamtmenge, die in jede Brennkammer 3 pro Mo
torumdrehung eingespritzt wird, so bestimmt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis (d. h., das
Gesamt-A/F) des Gemisches, wenn es vollständig in der Brennkammer 3 verteilt ist, ei
nen allgemein stöchiometrischen Wert zeigt, und bei der Steuerung wird ein Teil des
derart bestimmten Kraftstoffs bei dem Ansaughub eingespritzt und der restliche Kraft
stoffanteil wird beim Verdichtungshub eingespritzt.
Fig. 8 zeigt auf der Abszissenachse ein Einspritzaufteilungsverhältnis HSRATIO (d. h.,
die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) zwischen der Kraftstoffmenge, die beim An
saughub eingespritzt wird, und derjenigen Kraftstoffmenge, die beim Verdichtungshub
eingespritzt wird, und auf der Ordinatenachse die HC Konzentration im Abgas des Mo
tors 1. Wie man in dieser Kurve sieht, wird bei der Steuerung das Einspritzaufteilungs
verhältnis HSRATIO so eingestellt, dass eine minimale Menge an HC in dem Abgas von
dem Motor 1 erzeugt wird. Das heißt, HSRATIO = HSRATIO1 wird verwendet. Bei
spielsweise ist bei der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaug
hub ungefähr 60%.
Ferner wird bei der Steuerung, wie durch die Kurve in Fig. 12 zu sehen ist, der Zünd
zeitpunkt ADV so eingestellt, dass die Abgastemperatur erhöht wird. Das heißt, für die
sen Zweck wird der Zündzeitpunkt so eingestellt, dass er den größten Verzögerungs
winkel in einem kritischen Bereich der stabilen Verbrennung aufweist. Das heißt, ADV =
ADVCAT1 wird verwendet.
Wie es oben beschrieben ist, wird im Schritt S4 der Katalysator-Temperaturanstiegs
steuerung, indem die obenerwähnte Einspritzaufteilungs- und Zündzeitpunktsteuerung
durchgeführt werden, die Abgastemperatur erhöht, während HC im Abgas des Motors 1
verringert wird. Aufgrund der Zunahme der Abgastemperatur erhöht sich die Temperatur
des Katalysators, und es wird somit eine schnelle Aktivierung des Katalysators erreicht.
Diese Steuerung wird von dem Zeitpunkt an ausgeführt, zu dem die Temperatur des Ka
talysators auf die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 angestiegen ist, bis zu dem
Zeitpunkt, wenn der Katalysator auf die zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 an
steigt. Wie es oben beschrieben ist, ist die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 die
niedrige Temperatur, um eine praktische Aktivität des Katalysators zu ermöglichen, und
wird erreicht, indem die Konzentration von CO und O2 in dem Abgas gesteuert wird.
Ebenso wie bei der obenerwähnten Steuerung (S4) wird auch bei dieser Steuerung (S5)
die gesamte Kraftstoffmenge, die in jede Brennkammer 3 pro Motorumdrehung einge
spritzt wird, so bestimmt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis (d. h., Gesamt-A/F) des Ge
misches, wenn es vollständig in der Brennkammer 3 verteilt wird, einen allgemein stö
chiometrischen Wert aufweist, und bei der Steuerung wird ein Teil des derart bestimm
ten Kraftstoffs beim Ansaughub eingespritzt und der verbleibende Kraftstoffanteil wird
beim Verdichtungshub eingespritzt.
Jedoch wird bei dieser Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung das Ein
spritzaufteilungsverhältnis HSRATIO so eingestellt, dass ein gewisse Menge an CO und
CO2 in dem Abgas von dem Motor erzeugt wird, die dem Katalysator ermöglicht, seine
praktische Aktivität bei der niedrigen Temperatur auszuführen. Das heißt, HSRATIO =
HSRATIO2 wird verwendet. Beispielsweise ist bei der vorliegenden Erfindung die Kraft
stoffeinspritzrate beim Ansaughub ungefähr 55%.
Fig. 11 ist eine Kurve, die die Absenktendenz der Katalysatoraktivierungstemperatur in
Bezug auf die CO Konzentration und die O2 Konzentration zeigt. Man beachte, dass in
der Kurve die Kurven -50°C bis -90°C die Temperatur 50°C bis 90°C darstellt, um die
sich die Temperatur T50 absenkt. Entsprechend kann, wenn die CO Konzentration B
und die O2 Konzentration D ist, wie es in der Kurve gezeigt ist, die Temperatur T50 um
ungefähr 75°C verringert werden, wenn eine Stabilitätsgrenze betrachtet wird.
Die Fig. 9 und 10 sind jeweils Kurven, die eine Beziehung zwischen dem Einspritzauf
teilungsverhältnis und der CO Konzentration und diejenige zwischen dem Einspritzauf
teilungsverhältnis und der O2 Konzentration zeigen. Entsprechend wird auf der Grund
lage dieser Beziehungen, damit ein Zustand erhalten wird, bei dem die CO Konzentrati
on B ist (siehe Fig. 9) und die O2 Konzentration D ist (siehe Fig. 10), das Einspritzauf
teilungsverhältnis HSRATIO (= HSRATIO2) bestimmt. Somit ist das Einspritzauftei
lungsverhältnis HSRATIO2 (d. h., die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) bei der
Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung (S5) kleiner als das Einspritzauf
teilungsverhältnis HSRATIO1 (d. h., die Kraftstoffeinspritzrate beim Ansaughub) bei der
Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S4).
Des Weiteren wird bei dieser Steuerung (S5) der Zündzeitpunkt ADV so eingestellt,
dass die Konzentration von CO und O2 in dem Abgas ermöglicht, dass der Katalysator
seine praktische Aktivität bei der niederen Temperatur aufweist. Das heißt, ADV =
ADVCAT2 wird verwendet.
Das heißt, die Fig. 13 und 14 zeigen jeweils eine Beziehung zwischen dem Zündzeit
punkt und der CO Konzentration und diejenige zwischen dem Zündzeitpunkt und der O2
Konzentration. Entsprechend wird auf der Grundlage dieser Beziehungen, damit ein
Zustand erhalten wird, bei dem die CO Konzentration B ist (siehe Fig. 13) und die O2
Konzentration D ist (siehe Fig. 14), der Zündzeitpunkt ADV (= ADVCAT2) bestimmt.
Somit wird der Zündzeitpunkt ADVCAT2 bei der Katalysator-Aktivierungstemperatur-
Absenksteuerung (S5) verglichen mit dem Zündzeitpunkt ADVCAT1 vorgestellt. Mit anderen
Worten hat ADVCAT2 beim Winkel eine geringere Verzögerung in Bezug auf
ADVCAT1.
Wie es oben beschrieben ist, wird im Schritt S5 der Katalysator-Aktivierungstemperatur-
Absenksteuerung, indem die obenerwähnte Einspritzungsaufteilungs- und Zündzeit
punktsteuerung durchgeführt wird, die Konzentration von CO und O2 in dem Abgas von
dem Motor 1 erhöht, und somit kann der Katalysator seine praktische Aktivität bei einer
Temperatur zeigen, die niedriger als eine normale Aktivierungstemperatur ist.
Wenn die Katalysatortemperatur auf die zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2
ansteigt, wird die geschichtete, stöchiometrische Verbrennung durch die aufgeteilte Ein
spritzung beendet, und es wird sofort die normale Steuerung (56, siehe Fig. 4) ausge
führt. Das heißt, es wird eine gleichförmige, stöchiometrische Verbrennung, eine gleich
förmige, magere Verbrennung oder eine geschichtete, magere Verbrennung ausgeführt.
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm der geschichteten, stöchiometrischen Verbrennung, um die
obenerwähnte Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S4) und die Katalysator-Akti
vierungstemperatur-Absenksteuerung (S5) auszuführen.
Im Schritt S31 wird eine Kraftstoffgesamtmenge CTI zum Erhalt eines stöchiometrischen
Gesamt-Luft/Kraftstoffverhältnisses berechnet. Wenn erwünscht, kann die folgende
Gleichung (3) verwendet werden:
CTI = K × Qa/Ne (3)
worin:
K: Konstante
K: Konstante
Im Schritt S32 wird auf der Grundlage des Einspritzaufteilungsverhältnisses (Kraftstoff
einspritzrate beim Ansaughub) HSRATIO eine Kraftstoffeinspritzmenge CTIH beim An
saughub unter Verwendung der folgenden Gleichung (4) erhalten:
CTIH = CTI × HSRATIO (4)
Und im Schritt S 33 wird auf der Grundlage des Einspritzaufteilungsverhältnisses (Kraft
stoffeinspritzrate beim Ansaughub) HSRATIO eine Kraftstoffeinspritzmenge CTIS für
den Verdichtungshub unter Verwendung der folgenden Gleichung (5) erhalten:
CTIS = CTI × (1 - HSRATIO) (5)
Im Schritt S34 wird beurteilt, ob es Zeit zur Ausführung einer Kraftstoffeinspritzung beim
Ansaughub ist oder nicht. Wenn JA, d. h., wenn bestimmt wird, dass die Zeit zur Ausfüh
rung der Kraftstoffeinspritzung beim Ansaughub vorliegt, geht der Arbeitsablauf zu dem
Schritt S35.
In diesem Schritt S35 wird an jedes der elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventile 6
ein Einspritzimpulssignal ausgegeben, das eine Impulsbreite aufweist, die der Kraftstoff
einspritzmenge CTIH beim Ansaughub entspricht. Hiermit wird die Ansaughub-Kraft
stoffeinspritzung an jeder der Brennkammern 3 ausgeführt. Dann geht der Arbeitsablauf
zu dem Schritt S36.
Wenn NEIN im Schritt S34, d. h., wenn bestimmt wird, dass die Zeit zur Ausführung der
Ansaughub-Kraftstoffeinspritzung nicht vorliegt, geht der Arbeitsablauf direkt zu dem
Schritt S36.
Im Schritt S36 wird bestimmt, ob es Zeit zur Ausführung einer Verdichtungshub-Kraft
stoffeinspritzung ist oder nicht. Wenn JA, d. h., wenn beurteilt wird, dass die Zeit zur
Ausführung der Verdichtungshub-Kraftstoffeinspritzung vorliegt, geht der Arbeitsablauf
zu dem Schritt S37.
In diesem Schritt S37 wird an jedes der Kraftstoffeinspritzventile 6 ein Einspritzimpuls
signal ausgegeben, das eine Impulsbreite hat, die der Kraftstoffeinspritzmenge CTIS
beim Verdichtungshub entspricht. Hiermit wird die Verdichtungshubkraftstoffeinspritzung
bei jeder der Brennkammern 3 ausgeführt. Dann kehrt der Arbeitsablauf zu der Aus
gangsposition zurück.
Wenn NEIN im Schritt S36, d. h., wenn beurteilt wird, dass die Zeit zur Ausführung der
Verdichtungshub-Kraftstoffeinspritzung nicht vorliegt, geht der Arbeitsablauf direkt zu
der Ausgangsposition.
Die obenerwähnte Steuerung und die Arbeitsweise sind ausführlich unter Bezugnahme
auf das Zeitdiagramm der Fig. 15 beschrieben.
Von dem Zeitpunkt des Kaltstarts bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur
auf die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ansteigt, d. h., von der Zeit 0 bis zu der
Zeit t1 wird die obenerwähnte Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung praktisch aus
geführt, wobei das Einspritzaufteilungsverhältnis HSRATIO und der Zündzeitpunkt ADV
bei HSRATIO1 bzw. ADVCAT1 gesteuert und beibehalten werden. Man beachte, dass
ADV = ADVCAT1 einen Verzögerungswinkel RTD1 in Bezug auf einen Zündzeitpunkt
ADVO bedeutet, der durch die Motordrehzahl und durch die Motorlast bestimmt wird. Mit
dieser Steuerung wird die Katalysatortemperatur relativ schnell erhöht, um seine prakti
sche Aktivität zu fördern. Während dieser Steuerung wird das HC Umwandlungsverhält
nis des Katalysators etwas verringert. jedoch ist, da der HC Austrag von dem Motor 1
niedrig gesteuert wird, die verringerte HC Umwandlung unbedeutend.
Von dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Temperatur
CTEMP1 zeigt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur auf die zweite,
vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ansteigt, d. h., von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 wird
die obenerwähnte Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung praktisch aus
geführt, wobei das Einsspritzaufteilungsverhältnis HSRATIO und der Zündzeitpunkt ADV
bei HSRATIO2 bzw. ADVCAT2 gesteuert und beibehalten wird.
Aufgrund dieser Steuerung wird der Temperaturanstieg des Katalysators etwas langsa
mer, während, wie aus der Kurve in Fig. 16 zu sehen ist, die CO Konzentration und die
O2 Konzentration in dem Abgas von dem Motor 1 zunehmen, um dem Katalysator zu
ermöglichen, dass er seine praktische Aktivität bei relativ niedriger Temperatur annimmt.
Somit wird das HC Umwandlungsverhältnis des Katalysators erhöht.
Obgleich die Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform der Erfin
dung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt,
wie sie oben beschrieben ist. Verschiedene Abänderungen und Abwandlungen
einer solchen Ausführungsform können von dem Durchschnittsfachmann auf dem Ge
biet im Licht der obigen Beschreibung ausgeführt werden.
Claims (8)
1. Ottomotor mit Steuerungsvorrichtung zur Direkteinspritzung, der eine Kraftstoff
einspritzvorrichtung umfasst, die unmittelbar Kraftstoff in eine Brennkammer ein
spritzt, und einen Katalysator aufweist, der in einem Abgasdurchgang zur Reini
gung des Abgases eingebaut ist, das durch diesen hindurch strömt, wobei der
Motor selektiv eine gleichförmige Verbrennung und eine geschichtete Verbren
nung entsprechend seiner Betriebsbedingung ausführt, die gleichförmige
Verbrennung hervorgerufen wird, indem man die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
Kraftstoff beim Ansaughub einspritzen lässt, und die geschichtete Verbrennung
hervorgerufen wird, indem man die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff beim
Verdichtungshub einspritzen lässt,
gekennzeichnet durch
einen ersten Abschnitt, der eine aufgeteilte Einspritzung während eines Kaltstarts des Motors (1) durchführt, wobei die aufgeteilte Einspritzung eine erste Kraftstoff einspritzung, bei der ein Teil einer gegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkam mer (3) beim Ansaughub eingespritzt wird, und eine zweite Kraftstoffeinspritzung umfasst, bei der der restliche Teil der gegebenen Kraftstoffmenge in die Brenn kammer (3) beim Verdichtungshub eingespritzt wird;
einen zweiten Abschnitt (15), der die Temperatur CTEMP des Katalysators (9) erfasst;
einen dritten Abschnitt, der eine Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S5) von dem Zeitpunkt des Kaltstarts des Motors (1) bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ansteigt, wobei die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung so aus geführt wird, dass das Aufteilungsverhältnis der aufgeteilten Einspritzung derart eingestellt wird, dass HC in dem Abgas verringert wird und gleichzeitig der Zünd zeitpunkt derart eingestellt wird, dass die Temperatur des Abgases ansteigt; und
einen vierten Abschnitt, der eine Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenk steuerung (54) von dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 aufweist, bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ansteigt, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist, wobei die Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung so ausge führt wird, dass das Einspritzaufteilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass CO und 02 in dem Abgas erhöht werden, und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart eingestellt wird, dass der Katalysator seine praktische Aktivität bei einer relativ niedrigen Temperatur aufweist.
einen ersten Abschnitt, der eine aufgeteilte Einspritzung während eines Kaltstarts des Motors (1) durchführt, wobei die aufgeteilte Einspritzung eine erste Kraftstoff einspritzung, bei der ein Teil einer gegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkam mer (3) beim Ansaughub eingespritzt wird, und eine zweite Kraftstoffeinspritzung umfasst, bei der der restliche Teil der gegebenen Kraftstoffmenge in die Brenn kammer (3) beim Verdichtungshub eingespritzt wird;
einen zweiten Abschnitt (15), der die Temperatur CTEMP des Katalysators (9) erfasst;
einen dritten Abschnitt, der eine Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S5) von dem Zeitpunkt des Kaltstarts des Motors (1) bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ansteigt, wobei die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung so aus geführt wird, dass das Aufteilungsverhältnis der aufgeteilten Einspritzung derart eingestellt wird, dass HC in dem Abgas verringert wird und gleichzeitig der Zünd zeitpunkt derart eingestellt wird, dass die Temperatur des Abgases ansteigt; und
einen vierten Abschnitt, der eine Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenk steuerung (54) von dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 aufweist, bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortemperatur auf eine zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ansteigt, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist, wobei die Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung so ausge führt wird, dass das Einspritzaufteilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass CO und 02 in dem Abgas erhöht werden, und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart eingestellt wird, dass der Katalysator seine praktische Aktivität bei einer relativ niedrigen Temperatur aufweist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Abschnitt daran gehindert ist, die aufgeteilte Einspritzung auszuführen, wenn der
zweite Abschnitt bestimmt, dass die Katalysatortemperatur CTEMP höher als die
zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein
spritzaufteilungsverhältnis für die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S4)
höher als dasjenige, das für die Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteu
erung (55) eingestellt ist, in Bezug auf die Kraftstoffeinspritzrate bei dem Ansaug
hub ist.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünd
zeitpunkt, der für die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S4) eingestellt
ist, in Bezug auf denjenigen verzögert ist, der für die Katalysator-
Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung (S5) eingestellt ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gege
bene Kraftstoffmenge für die aufgeteilte Einspritzung so bestimmt ist, dass in der
Brennkammer eine Gemisch mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft/
Kraftstoffverhältnis bereitgestellt wird.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Abschnitt die Katalysatortemperatur CTEMP durch Verarbeitung der Temperatur
des Abgases schätzt.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Abschnitt die Katalysatortemperatur CTEMP unter Verwendung sowohl einer
Klemmentemperatur des Katalysators als auch einer Zeitkonstanten schätzt, die
von dem vorliegenden Betriebszustands des Motors erhalten werden.
8. Verfahren zur Steuerung eines Ottomotor mit Direkteinspritzung, der eine Kraft
stoffeinspritzvorrichtung umfasst, die unmittelbar Kraftstoff in eine Brennkammer
einspritzt, und einen Katalysator aufweist, der in einem Abgasdurchgang zur Rei
nigung des Abgases eingebaut ist, das durch diesen hindurch strömt, wobei der
Motor selektiv eine gleichförmige Verbrennung und eine geschichtete Verbren
nung entsprechend seiner Betriebsbedingung ausführt, die gleichförmige
Verbrennung hervorgerufen wird, indem man die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
Kraftstoff beim Ansaughub einspritzen lässt, und die geschichtete Verbrennung
hervorgerufen wird, indem man die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff beim
Verdichtungshub einspritzen lässt,
gekennzeichnet durch
Hervorrufen, dass bei dem Motor eine aufgeteilte Einspritzung während eines Kaltstarts des Motors (1) durchführt wird, wobei die aufgeteilte Einspritzung eine erste Kraftstoffeinspritzung, bei der ein Teil einer gegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkammer (3) beim Ansaughub eingespritzt wird, und eine zweite Kraft stoffeinspritzung umfasst, bei der der restliche Teil der gegebenen Kraftstoffmen ge in die Brennkammer (3) beim Verdichtungshub eingespritzt wird;
Erfassen der Temperatur CTEMP des Katalysators (9);
Ausführen einer Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S5) von dem Zeit punkt des Kaltstarts des Motors (1) bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Ka talysatortemperatur auf eine erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ansteigt, wobei die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung so ausgeführt wird, dass das Aufteilungsverhältnis der aufgeteilten Einspritzung derart eingestellt wird, dass HC in dem Abgas verringert wird und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart einge stellt wird, dass die Temperatur des Abgases ansteigt; und
Ausführen einer Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung (S4) von dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Tempe ratur CTEMP1 aufweist, bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortem peratur auf eine zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ansteigt, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist, wobei die Katalysator-Akti vierungstemperatur-Absenksteuerung so ausgeführt wird, dass das Einspritzauf teilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass CO und O2 in dem Abgas erhöht werden, und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart eingestellt wird, dass der Ka talysator seine praktische Aktivität bei einer relativ niedrigeren Temperatur auf weist.
Hervorrufen, dass bei dem Motor eine aufgeteilte Einspritzung während eines Kaltstarts des Motors (1) durchführt wird, wobei die aufgeteilte Einspritzung eine erste Kraftstoffeinspritzung, bei der ein Teil einer gegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkammer (3) beim Ansaughub eingespritzt wird, und eine zweite Kraft stoffeinspritzung umfasst, bei der der restliche Teil der gegebenen Kraftstoffmen ge in die Brennkammer (3) beim Verdichtungshub eingespritzt wird;
Erfassen der Temperatur CTEMP des Katalysators (9);
Ausführen einer Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung (S5) von dem Zeit punkt des Kaltstarts des Motors (1) bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Ka talysatortemperatur auf eine erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ansteigt, wobei die Katalysatortemperatur-Anstiegssteuerung so ausgeführt wird, dass das Aufteilungsverhältnis der aufgeteilten Einspritzung derart eingestellt wird, dass HC in dem Abgas verringert wird und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart einge stellt wird, dass die Temperatur des Abgases ansteigt; und
Ausführen einer Katalysator-Aktivierungstemperatur-Absenksteuerung (S4) von dem Zeitpunkt, wenn die Katalysatortemperatur die erste, vorbestimmte Tempe ratur CTEMP1 aufweist, bis zu dem Zeitpunkt ausführt, wenn die Katalysatortem peratur auf eine zweite, vorbestimmte Temperatur CTEMP2 ansteigt, die höher als die erste, vorbestimmte Temperatur CTEMP1 ist, wobei die Katalysator-Akti vierungstemperatur-Absenksteuerung so ausgeführt wird, dass das Einspritzauf teilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass CO und O2 in dem Abgas erhöht werden, und gleichzeitig der Zündzeitpunkt derart eingestellt wird, dass der Ka talysator seine praktische Aktivität bei einer relativ niedrigeren Temperatur auf weist.
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