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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem variablen
Kompressionsverhältnis.
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In
der letzten Zeit wurden verschiedene Brennkraftmaschinen mit Mechanismen
zum Modifizieren des Kompressionsverhältnisses vorgeschlagen. Obwohl
eine Leistung effizient erhalten werden kann, wenn das Kompressionsverhältnis hoch
eingestellt ist, besteht dann eine Tendenz zum Auftreten von Klopfen.
Daher wird das Kompressionsverhältnis gemäß den Betriebszuständen modifiziert.
Insbesondere wenn die Last auf die Brennkraftmaschine niedrig ist
(d.h., bei geringer Beschleunigung), wird das Kompressionsverhältnis hoch
eingestellt, da es dann weniger wahrscheinlich ist, dass das Klopfen
eintritt. Wenn andererseits die Last auf die Brennkraftmaschine
hoch ist (d.h., bei einer starken Beschleunigung), wird das Kompressionsverhältnis niedrig
eingestellt, da hier die Tendenz zum Auftreten von Klopfen besteht.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift S63-159642
offenbart eine Technik, mit der die Kraftmaschine bei einem hohen
Kompressionsverhältnis
und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis läuft (bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Gemischs höher
als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist), wenn die Last auf
die Brennkraftmaschine gering ist, und bei dem die Kraftmaschine
bei einem niedrigen Kompressionsverhältnis und einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis läuft (bei
dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Gemischs niedriger als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist),
wenn die Last auf die Brennkraftmaschine hoch ist. Beim Wechseln
von einem Betriebsmodus, in dem die Kraftmaschine mit einem hohen
Kompressionsverhältnis
und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis läuft, zu
dem anderen Betriebsmodus, in dem die Kraftmaschine bei einem niedrigen
Kompressionsverhältnis
und fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis läuft, neigt
das Klopfen dazu aufzutreten. Gemäß dieser Technik, kann das Klopfen
durch gleichzeitige schrittweise Änderungen in dem Kompressionsverhältnis und
dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
unterdrückt
werden. Obwohl plötzliche
Verringerungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h., eine plötzliche Änderung
zu dem fetten Verhältnis)
zu einer plötzlichen
Zunahme in dem Ausgabedrehmoment führen können, werden gemäß dieser Technik
die Unterschiede (Änderungen)
in dem Niveau des Ausgabedrehmoments während der Änderungen in dem Betriebsmodus
durch schrittweise Verringerungen in dem Kompressionsverhältnis mit gleichzeitigen
Verringerungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
abgeschwächt.
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Es
ist jedoch schwierig, das Kompressionsverhältnis und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleichzeitig
zu ändern.
Dies liegt an der Schwierigkeit der schnellen Änderung des Kompressionsverhältnisses. Wenn
die Änderung
in dem Kompressionsverhältnis verspätet ist,
wird die Kraftmaschine während
diesem Verzögerungsintervall
bei einem hohen Kompressionsverhältnis
und einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis laufen
und somit kann ein Klopfen auftreten. Das Auftreten des Klopfens
kann durch Verwenden verschiedener Einrichtung zu dessen Unterdrückung. unterdrückt werden.
Beispielsweise kann es durch Einstellen der Zündzeitgebung unterdrückt werden.
Jedoch haben solche Einrichtungen den Nachteil eines Abfalls in
der Kraftstoffverbrauchsrate.
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Daher
ist es die Aufgabe der Erfindung eine Technik zu schaffen, die in
der Lage ist, den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate abzuschwächen, der beim
Unterdrücken
des Klopfens oder anderen während
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne auftretenden
anormalen Verbrennungen auftreten kann.
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Zumindest
ein Teil der vorstehenden und anderen sich darauf beziehenden Aufgaben
wird durch eine Brennkraftmaschine gelöst, die folgendes aufweist:
einen Kompressionsverhältnismodifizierer,
der eine Brennkammer enthält
und der ein Kompressionsverhältnis
durch Modifizieren eines Volumens der Verbrennungskammer modifiziert;
eine Kraftstoffzuführeinheit,
die Kraftstoff zu der Brennkammer zuführt; eine Reinigungsvorrichtung,
die Abgase von der Brennkammer reinigt, wobei die Reinigungsvorrichtung
einen Katalysator aufweist, der in der Lage ist, NOx in
den Abgasen zu absorbieren; und eine Steuereinrichtung, die Betriebszustände der
Brennkraftmaschine erfasst und den Kompressionsverhältnismodifizierer
und die Kraftstoffzuführeinheit
gemäß dem erfassten
Ergebnis steuert. Die Brennkraftmaschine läuft während einem ersten Zustand
eines relativ hohen Kompressionsverhältnisses bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das
höher als
das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die Steuereinheit
führt beim
Umschalten von dem ersten Zustand eines relativ hohen Kompressionsverhältnisses
zu einem zweiten Zustand eines relativ niedrigen Kompressionsverhältnisses
durch Steuern des Kompressionsverhältnismodifizierers einen Wiederaufbereitungsprozess
durch, um die NOx-Absorptionsfähigkeit der Reinigungsvorrichtung
wieder aufzubereiten, indem die Kraftstoffzuführeinheit so gesteuert wird,
dass während
zumindest eines Teils der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten
wird, das niedriger als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne ist
niedriger als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem zweiten Zustand
nach der Vollendung der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne.
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Bei
diesem Gerät
wird zumindest während einem
Teil der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
der Wiederaufbereitungsprozess ausgeführt, indem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger
als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Der
Wiederaufbereitungsprozess hat die Wirkung, das Klopfen und weitere
anormale Verbrennung zu verringern. Somit wird es möglich, das Ausmaß, mit dem
spezielle Unterdrückungsmittel zum
Unterdrückung
des Klopfens und weiteren anormalen Verbrennungen während der
Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
verwendet werden, zu verringern und als ein Ergebnis den Abfall
der Kraftstoffverbrauchsrate abzuschwächen.
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In
dem vorgenannten Gerät
ist es vorzuziehen, dass die Brennkraftmaschine ferner eine Zündeinrichtung
aufweist, die das Gemisch in der Brennkammer zündet, dass die Steuereinheit
in der Lage ist, die Zündzeitgebung
der Zündeinrichtung
einzustellen und dass eine Sollzündzeitgebung
während der
Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne unter
Berücksichtigung
des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
in dem Wiederaufbereitungsprozess bestimmt wird.
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In
dem vorgenannten Gerät
ist es weiterhin vorzuziehen, dass die Sollzündzeitgebung während der
Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne auf
einen stärker
nacheilenden Wert aus einer ersten erforderlichen Zündzeitgebung
und einer zweiten erforderlichen Zündzeitgebung eingestellt wird.
Dabei ist die erste erforderliche Zündzeitgebung gemäß einem
gegenwärtigen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
bestimmt und die zweite erforderliche Zündzeitgebung ist gemäß dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
dem Wiederaufbereitungsprozess bestimmt.
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Durch
Bestimmen der Sollzündzeitgebung während der
Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne
unter Berücksichtigung
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
beim Ausführen
des Wiederaufbereitungsprozesses können die Schwankungen in der
Ausgabe infolge des Ausführens
des Wiederaufbereitungsprozesses verringert werden.
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Bei
dem vorgenannten Gerät
kann die Sollzündzeitgebung
während
der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne gemäß einer
geschätzten Menge
von durch den Katalysator absorbierten NOx bestimmt
werden.
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Durch
Verwenden dieser Anordnung kann eine Verringerung des durch den
Katalysator absorbierten NOx ausreichend
erreicht werden und der Katalysator kann die NOx Absorptionsfähigkeit
ausreichend wieder herstellen.
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Wahlweise
kann in dem vorgenannten Gerät der
Katalysator in der Lage sein, Sauerstoff in den Abgasen zu speichern
und den gespeicherten Sauerstoff gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis frei
zu geben, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
während
der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne kann gemäß einer
geschätzten
Menge des durch den Katalysator gespeicherten Sauerstoffs bestimmt
werden.
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Durch
Verwenden dieser Anordnung können von
dem Wiederaufbereitungsprozess stammende Emissionsverschlechterungen
unterdrückt
werden.
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Alternativ
ist es in dem vorgenannten Gerät vorzuziehen,
dass der Katalysator in der Lage ist, Sauerstoff in den Abgasen
zu speichern und den gespeicherten Sauerstoff gemäß einem
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
freizugeben, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
während
der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne auf einen niedrigeren
Wert aus einem ersten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem zweiten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt.
Dabei ist das erste erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß einer
geschätzten
Menge des durch den Katalysator gespeicherten Sauerstoffs bestimmt
und das zweite erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist gemäß einer
geschätzten
Menge des durch den Katalysator absorbierten NOx bestimmt.
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Durch
Verwenden dieser Anordnung kann das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen geeigneten
Wert gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs und absorbierten
NOx eingestellt werden.
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Bei
den vorgenannten Gerät
ist es vorzuziehen, dass der Start der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne
im Wesentlichen mit dem Start der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
zusammenfällt.
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Die
Kraftstoffverbrauchsrate geht typischerweise am stärksten beim
Start der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
zurück.
Dementsprechend kann, wie vorstehend beschrieben ist, durch Ausführen des
Wiederaufbereitungsprozesses zum Start der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
der Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate wirkungsvoll abgeschwächt werden.
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In
dem vorgenannten Gerät
ist es vorzuziehen, dass die Beendigung der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne
im Wesentlichen mit der Beendigung der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
zusammenfällt.
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Durch
Verwenden dieser Anordnung kann der Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate über die
gesamte Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne hinweg
abgeschwächt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden, wie
z.B. Brennkraftmaschinen, beweglichen Körpern, Steuervorrichtungen
und Steuerverfahren zum Steuern von Brennkraftmaschinen, Computerprogrammen
zum Ausführen
der Funktionen von Steuervorrichtungen, Aufzeichnungsmedien, auf
denen die Computerprogramme gespeichert sind und Datensignale, die
die Computerprogramme in Form von Trägerwellen beinhalten.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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1 ist eine vereinfachte
Darstellung des Aufbaus eines Ottomotors 100;
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2 ist ein Ablaufdiagramm,
das schematisch die Steuerung der Kraftmaschine veranschaulicht;
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3 zeigt ein Kennfeld, das
das Sollkompressionsverhältnis
und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß Betriebszuständen wiedergibt;
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4(a) bis 4(e) zeigen die Grundsteuerung während dem
Ausführen
bei einem Fettausschlag (rich spike);
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5(a) bis 5(e) zeigen Einzelheiten der Steuerung
während
einer Änderung
des Betriebsmodus in einem Vergleichsbeispiel;
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6 ist ein Ablaufdiagramm
der Prozedur zum Bestimmen der Zündzeitgebung
während
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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7(a) bis 7(e) zeigen Einzelheiten der Steuerung
während
einer Änderung
im Betriebsmodus gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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8(a) bis 8(e) zeigen die Einzelheiten der Steuerung
während
einer Änderung
im Betriebsmodus gemäß dem ersten
modifizierten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels;
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9(a) bis 9(e) zeigen die Einzelheiten der Steuerung
während
einer Änderung
im Betriebsmodus gemäß dem zweiten
modifizierten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels;
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10(a) bis 10(d) zeigen die Einzelheiten der Steuerung
während
einer Änderung
im Betriebsmodus gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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11 ist ein Graph, der das
Verhältnis
zwischen der Katalysatortemperatur und der Menge des gespeicherten
Sauerstoffs zeigt;
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12 ist ein Ablaufdiagramm
der Prozedur zum Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während dem
Ausführen eines
Fettausschlags in dem dritten Ausführungsbeispiel; und
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13 veranschaulicht das zweite
erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFn
gemäß der Menge von
absorbierten NOx.
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A. erstes Ausführungsbeispiel
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A-1. Kraftmaschinenaufbau:
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Die
Art und Weise zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
diskutiert. 1 ist eine
vereinfachte Darstellung des Aufbaus eines Ottomotors (Benzinkraftmaschine) 100.
Die Kraftmaschine dieses Ausführungsbeispiels
ist an einem Fahrzeug installiert. Die Kraftmaschine des Ausführungsbeispiels
kann bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis laufen (bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Gemischs höher
als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist).
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Die
Kraftmaschine 100 weist einen Kraftmaschinenkörper 10 auf,
und der Kraftmaschinenkörper 10 weist
einen Zylinderkopf 20 und einen Zylinderblock 30 auf.
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Der
Zylinderblock 30 hat einen oberen Block 31, der
als Zylinder funktioniert und hat einen unteren Block 32 der
als ein Kurbelgehäuse
funktioniert. Innerhalb des Zylinders ist ein Kolben 41 angeordnet, der
sich auf- und abwärts
bewegt. Innerhalb des Kurbelgehäuses
ist eine sich drehende Kurbelwelle 43 angeordnet. Der Kolben 41 und
die Kurbelwelle 43 sind über eine Pleuelstange 43 verbunden.
Mittels dieser Anordnung werden die Hin- und Herbewegung des Kolbens 41 und
die Drehbewegung der Kurbelwelle 43 transformiert. Der
durch den Zylinderkopf 20, den Zylinderblock 30 und
den Kolben 41 umschlossene Bereich bildet die Brennkammer.
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Zwischen
dem oberen Block 31 und dem unteren Block 33 ist
ein Stellglied 33 zum Verschieben des oberen Blocks 31 in
der Vertikalrichtung mit Bezug auf den unteren Block 32 angeordnet.
Wenn der obere Block 31 nach oben verschoben ist, ist der
Zylinderkopf 20 ebenso nach oben verschoben. Dies erhöht das Volumen
der Brennkammer und somit ist das Kompressionsverhältnis kleiner.
Wenn umgekehrt der obere Block 31 abwärts verschoben ist, ist der
Zylinderkopf 20 ebenso abwärts verschoben. Dies verringert
das Volumen der Brennkammer und somit ist das Kompressionsverhältnis größer.
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Innerhalb
des Zylinderkopfs 20 sind Lufteinlassöffnungen 23 und Luftauslassöffnungen 24 ausgebildet.
In der Einlassöffnung 23 ist
ein Einlassventil 21 angeordnet und in der Luftauslassöffnung 24 ist ein
Auslassventil 22 angeordnet. Das Einlassventil 21 und
das Auslassventil 22 werden jeweils durch einen Ventilstellmechanismus
(Nockenmechanismus) 25, 26 betätigt, der gemäß der Hin-
und Herbewegung des Kolbens 41 arbeiten.
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Ein
Einlassrohr 50 ist an der Einlassöffnung 22 angeschossen
und ein Auslassrohr 58 ist an der Auslassöffnung 24 angeschlossen.
Ein Drosselventil 52 und Kraftstoffeinspritzventile 55 sind
an dem Einlassrohr 50 angeordnet. Luft wird von der Stromaufwärts liegenden
Seite des Einlassrohrs 50 über einen Luftreiniger 51 zugeführt. Das
Drosselventil 52, das durch ein elektrisches Stellglied 53 gesteuert
wird, stellt die Menge der in die Brennkammer eingeführten Luft
ein. Das Kraftstoffeinspritzventil 55 spritzt von einer
(nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoff (Benzin) in
die Einlassöffnung 23 ein. Dies
erzeugt ein Gemisch von Luft und Kraftstoff. Das Gemisch wird dann
zu der Brennkammer zugeführt,
wo es durch einen durch eine Zündkerze 37 erzeugten
elektrischen Funken verbrannt wird. Die verbrannten Abgase werden
von der Brennkammer ausgelassen. Eine Reinigungsvorrichtung 70 zum
Reinigen des Abgases ist an dem Auslassrohr 58 angeordnet.
Die Reinigungsvorrichtung 70 ist mit einem Temperatursensor 71 ausgestattet.
Sauerstoffsensoren (oder Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren) 81, 92 sind
stromaufwärts
und stromabwärts
der Reinigungsvorrichtung 70 angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung 70 ist
später
ausführlicher
beschrieben.
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Die
Kraftmaschine 100 weist ferner eine elektrische Steuereinheit
(ECU) 60 zum Steuern der gesamten Kraftmaschine auf. Die
ECU 60 weist eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe-Ausgabeschaltung
auf, die über
Busse miteinander verbunden sind. Die ECU 60 ist mit einem
an der Kurbelwelle 42 angeordneten Kurbelwinkelsensor 61,
einem an dem Beschleunigungspedal angeordneten Beschleunigungssensor 62,
einem an dem Einlassrohr 50 angeordneten Lufteinlassdrucksensor 56 und den
an dem Auslassrohr 58 angeordneten Temperatursensor 71 und
Sauerstoffsensoren 81, 82 verbunden. Auf Grundlage
der erfassten Ergebnisse von den Sensoren steuert die ECU 60 das
Stellglied 33, die Zündkerze 27 und
das Kraftstoffeinspritzventil 55.
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Der
Kraftmaschinenkörper 10 aus
diesem Ausführungsbeispiel
entspricht dem Kompressionsverhältnismodifizierer
der vorliegenden Erfindung. Das Kraftstoffeinspritzventil 55 entspricht
der Kraftstoffzuführeinrichtung
der vorliegenden Erfindung und die Zündkerze 27 entspricht
der Zündeinrichtung.
Die ECU 60, der Kurbelwinkelsensor 61, der Beschleunigungssensor 62,
der Temperatursensor 71 und die beiden Sauerstoffsensoren 81, 82 entsprechen
der Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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A-2. Kraftmaschinensteuerung:
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2 ist ein Ablaufdiagramm,
das schematisch die Steuerung der Kraftmaschine veranschaulicht.
ECU 60 führt
die Prozesse der Schritte S101 und S102 wiederholtermaßen aus.
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In
Schritt S101 werden die Kraftmaschinenbetriebszustände erfasst.
Insbesondere erfasst die ECU 60 die Kraftmaschinendrehzahl
und das erforderliche Drehmoment als Betriebszustände. Die Kraftmaschinendrehzahl
wird auf der Grundlage der erfassten Ergebnisse des Kurbelwinkelsensors 61 bestimmt,
und das erforderliche Drehmoment wird auf der Grundlage der erfassten
Ergebnisse des Beschleunigungssensors 62 bestimmt.
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In
Schritt S102 werden verschiedene Steuerungen auf der Grundlage der
in Schritt S101 erfassten Betriebszustände ausgeführt.
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In
Schritt S102a wird die Steuerung des Kompressionsverhältnisses
ausgeführt.
Insbesondere bestimmt die ECU 60 auf der Grundlage der
erfassten Betriebszustände
(Kraftmaschinendrehzahl und erforderliches Drehmoment) ein Sollkompressionsverhältnis. Dann
stellt die ECU 60 das Kraftmaschinenkompressionsverhältnis durch
Betreiben des Stellglieds 33 auf das Sollkompressionsverhältnis ein.
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In
Schritt S102b wird die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
ausgeführt.
Insbesondere bestimmt die ECU 60 auf Grundlage der erfassten Betriebszustände (Kraftmaschinendrehzahl
und erforderliches Drehmoment) ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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Die
Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bezieht sowohl die
Steuerung der Einlassluftmenge als auch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
ein. Die Steuerung der Einlassluftmenge kann beispielsweise durch
Einstellen der Öffnung
des Drosselventils 52 durchgeführt werden. Die Einlassluftmenge
wird auf Grundlage der erfassten Ergebnisse von dem Lufteinlassdrucksensor 56 berechnet. Die
Menge des zugeführten
Kraftstoffs wird dann auf Grundlage des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
und der Einlassluftmenge bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Menge des pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffs und
die Kraftstoffeinspritzbeendigungszeitgebung vorbestimmt. Somit
wird die Menge des zugeführten
Kraftstoffs durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzstartzeitgebung
modifiziert. Die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 55 wird
auf Grundlage von erfassten Ergebnissen des Kurbelwinkelsensors 61 zur
geeigneten Zeitgebung ausgeführt.
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Das
vorgenannte Sollkompressionsverhältnis
und Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden
unter Verwendung einer in dem ROM der ECU 60 gespeicherten
Kennfeld bestimmt. 6 veranschaulicht ein
Kennfeld, das ein Sollkompressionsverhältnis und ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß den Betriebszuständen wiedergibt.
Wie in dieser Zeichnung angezeigt ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel
unter Bedingungen eines relativ niedrigen erforderlichen Drehmoments
das Sollkompressionsverhältnis auf
einen relativ hohen Wert eingestellt und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird
auf einen relativ hohen Wert eingestellt (mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis) (erster
Betriebsmodus). Unter Bedingungen eines relativ hohen erforderlichen
Drehmoments wird das Sollkompressionsverhältnis auf einen relativ niedrigen
Wert eingestellt und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
wird auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt (im Wesentlichen
auf das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis) (zweiter Betriebsmodus).
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Unter
Verwendung des in 3 gezeigten Kennfelds
ist es möglich,
die Kraftmaschine bei einem relativ hohen Kompressionsverhältnis laufen
zu lassen, während
das Auftreten von Klopfen unterdrückt wird. D.h., das Klopfen
neigt dazu aufzutreten, wenn die Kraftmaschinenlast hoch ist. Es
ist möglich, das
Klopfen zu unterdrücken,
in dem das Kompressionsverhältnis
verkleinert wird. Somit wird indem in 3 gezeigten
Kennfeld das Sollkompressionsverhältnis auf ein niedriges Niveau
eingestellt, wenn die Kraftmaschinenlast hoch ist. Da unter Verwendung des
in 3 gezeigten Kennfelds
die Kraftmaschine bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis läuft, wenn
die Kraftmaschinenlast niedrig ist, ist es möglich, die Kraftstoffverbrauchsrate
zu verbessern. Da umgekehrt, die Kraftmaschine bei dem stoichiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
läuft,
wenn die Kraftmaschinenlast hoch ist, kann das Ausgabedrehmoment
verbessert werden.
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In
Schritt S102c (2) wird
die Steuerung der Zündzeitgebung
gemäß den erfassten
Betriebszuständen
ausgeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Zündzeitgebung
unter Verwendung eines Kennfelds bestimmt, dass die Sollzündzeitgebungen
gemäß den Betriebszuständen wiedergibt, welche
in dem ROM der ECU 60 gespeichert sind. Die Zündung durch
die Zündkerze 27 wird
unter einer geeigneten Zeitgebung auf der Grundlage der erfassten
Ergebnisse von dem Kurbelwinkelsensor 61 ausgeführt.
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Auf
die vorstehend beschriebene Art und Weise läuft die Kraftmaschine in dem
ersten Betriebsmodus bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und
in dem zweiten Betriebsmodus läuft
die Kraftmaschine im Wesentlichen bei dem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Während dem
Betrieb in jedem Betriebsmodus ausgelassene Abgase werden durch
die Reinigungsvorrichtung 70 gereinigt.
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Die
Reinigungsvorrichtung 70 hat einen NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator (auch
ein magerer NOx-Katalysator
genannt). Der NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator
ist ein bekannter Drei-Wege-Katalysator,
der mit einer Grundsubstanz, wie z.B. Bariumoxid modifiziert wurde.
Während
der Verbrennung bei dem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis funktioniert
der NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator als ein Drei-Wege-Katalysator. Das
heißt,
Reduktionskomponenten (HC, CO, H2) und Oxidationskomponenten
(NOx, O2) , die in den Abgasen vorhanden
sind, werden reagiert, um harmlose Komponenten (CO2,
H2O, N2) zu bilden,
wodurch das Abgas gereinigt wird. Während der Verbrennung bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
absorbiert der NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator
in dem Abgas in Form von Nitraten vorhandenes NOx, wodurch das Abgas
gereinigt wird. Jedoch ist die Menge von NOx, die durch den Katalysator
absorbiert werden kann, begrenzt. Somit ist es notwendig, die Reinigungsfähigkeit
des Katalysators bei einer geeigneten Zeitgebung wiederherzustellen
(zu regenerieren). Insbesondere mit fortwährender Verbrennung bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird
eine zwischenliegende Verbrennung bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis notwendig.
Durch Ausführen
eines solchen Wiederherstellungsprozesses (im weiteren Verlauf als „Fettausschlag" (engl.: „rich spike") genannt), kann
das absorbierte NOx zu Stickstoff reduziert werden, und als ein
Ergebnis wurde die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators wiederhergestellt.
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Der
NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator des vorliegenden Ausführungsbeispiels
weist zudem einen Co-katalysator, wie z.B. Ceroxid auf. Ceroxid hat
die Funktion, Sauerstoff zu speichern, wenn die Verbrennung bei
einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis stattfindet,
und gespeicherten Sauerstoff frei zu geben, wenn die Verbrennung
bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis stattfindet. Somit kann
der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator hohe Reinigungsraten über einen
relativ breiten Bereich in der Umgebung des stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
ausüben.
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Auf
diese Weise ist der NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator
in der Lage, Abgase zu reinigen, und zwar ungeachtet dessen, in
welchem der beiden Betriebsmodi die Kraftmaschine läuft.
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4(a) bis 4(e) veranschaulichen eine Basissteuerung
während
dem Ausführen
eines Fettausschlags. 4(a) zeigt
eine Änderung
in dem erforderlichen Drehmoment. 4(b) und (c) zeigen eine Änderung im Kompressionsverhältnis bzw.
eine Änderung
im Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Gemischs. 4(d) zeigt
eine Änderung
in der Zündzeitgebung. 4(e) zeigt eine Änderung
der Drosselöffnung.
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Wie
aus 4(a) bis 4(c) zu verstehen ist, wird
diese Steuerung beispielsweise dann ausgeführt, wenn der erste Betriebsmodus
fortfährt,
insbesondere dann, wenn die Betriebszustände bei einem Punkt Ca in dem
Kennfeld aus 3 beibehalten werden.
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Wie
bereits bemerkt, wird es notwendig, wenn die Kraftmaschine bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis
läuft,
einen Fettausschlag auszuführen,
um die Fähigkeit
des Katalysators, NOx zu absorbieren, wieder herzustellen. In diesem
Beispiel wird, wie in 4(c) gezeigt
ist, ein Fettausschlag während
der Zeitspanne Tr ausgeführt.
Insbesondere während
der Fettausschlagausführzeitspanne
Tr wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf ein Niveau eingestellt, das niedriger als das stoichiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
(d.h. auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Wie in 4(d) gezeigt
ist, wird die Zündzeitgebung
während
der Zeitspanne Tr auf die Seite des nacheilenden Winkels verstellt, während die
Drosselöffnung
relativ klein eingestellt ist, wie in 4(e) gezeigt
ist. Dadurch kann die Zunahme im Ausgabedrehmoment, die mit einer Änderung
in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auftreten
kann, unterdrückt
werden, so dass das Ausgabedrehmoment bei einem im Wesentlichen
konstanten Niveau beibehalten wird.
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Durch
Ausführen
eines Fettausschlags während
der Zeitspanne Tr auf diese Weise ist es möglich, die Nox-Absorptionsfähigkeit
des Katalysators, wieder herzustellen, wodurch ein kontinuierlicher
Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermöglicht wird.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung zu verstehen ist, beinhaltet die
Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Zündzeitgebung in
Schritten S102b und S102c aus 2 eine
Steuerung, die ausgeübt
wird, wenn ein Fettausschlag ausgeführt wird.
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A-3. Steuerung während der Änderung
des Betriebsmodus:
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Beim
einer Änderung
von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus kann ein
Klopfen oder eine andere anormale Verbrennung auftreten. Das Auftreten
von Klopfen oder der anderen anormalen Verbrennung kann unterdrückt werden,
indem beispielsweise die Zündzeitgebung
angepasst wird. Jedoch drückt
dies die Kraftstoffverbrauchrate. Dieses Ausführungsbeispiel dient daher dazu,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate abzuschwächen, während das
Auftreten von Klopfen während
der Änderungen
in dem Betriebsmodus unterdrückt
wird. Jedoch werden, bevor die Einzelheiten einer solchen Steuerung
während
der Änderung
des Betriebsmodus in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben
wird, die Einzelheiten einer solchen Steuerung in einem Vergleichsbeispiel
beschrieben.
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5(a) bis 5(e) veranschaulichen die Einzelheiten
einer Steuerung während
einer Änderung in
einem Betriebsmodus in einem Vergleichsbeispiel. Diese Steuerung
wird beispielsweise dann ausgeführt,
wenn ein erforderliches Drehmoment zunimmt und sich der Betriebszustand
von Punkt Ca zu Punkt Cc in dem Kennfeld aus 3 ändert.
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5(a) zeigt die Änderung
in dem erforderlichen Drehmoment. 5(b) und (c) zeigen die Änderung in dem Kompressionsverhältnis bzw.
die Änderung
in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Gemischs. 5(d) zeigt
die Änderung
der Zündzeitgebung. 5(e) zeigt schematisch die Änderung
in dem Kompressionsverhältnis,
wobei in der Zeichnung die Kraftstoffverbrauchsrate abnimmt, während sie
sich abwärts
bewegt.
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Wie
in 5(a) gezeigt ist,
ist während
einer Zeitspanne Ta, in der das erforderliche Drehmoment relativ
klein ist, das Kompressionsverhältnis
auf einen relativ hohen Wert gesetzt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
auf einen relativ hohen Wert gesetzt (mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis),
wie in 5(b) bzw. (c) gezeigt ist. Das heißt, während der Zeitspanne
Ta wird der in 3 gezeigte
erste Betriebsmodus ausgeführt.
Wenn das erforderliche Drehmoment plötzlich zunimmt, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis schrittweise
geändert.
Insbesondere während
der Zeitspanne Tb und Tc, in denen das erforderliche Drehmoment
relativ groß ist,
wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
einen relativ niedrigen Wert gesetzt (stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Das Kompressionsverhältnis
nimmt während
der Zeitspanne Tb allmählich
ab und wird auf einen relativ niedrigen Wert während der Zeitspanne Tc gesetzt.
D.h., während
der Zeitspanne Tc wird der in 3 gezeigte
zweite Betriebsmodus ausgeführt.
-
Wie
in 5(b) gezeigt ist,
wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stufenweise
geändert,
um die NOx Emissionen zu steuern. D.h., die Menge der Nox-Emissionen
erreicht ihr Maximum, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwas
höher als
das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (insbesondere wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 16 beträgt). Somit
wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (ca. 22) zu dem stoichiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(ca. 14,7) stufenweise geändert.
-
Wie
in 5(b) und (c) gezeigt ist, wird das Kompressionsverhältnis bei
einem relativ hohen Wert beibehalten, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu
dem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert. Zu diesem Zeitpunkt
kann Klopfen auftreten. Somit wird in dem Vergleichsbeispiel, wie
in 5(d) gezeigt ist,
die Zündzeitgebung
stufenweise zur Seite des nacheilenden Winkels geschoben, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stufenweise
geändert
wird. Dann wird die Zündzeitgebung
mit der Änderung
in dem Kompressionsverhältnis
allmählich
in Richtung der Seite des voreilenden Winkels geschoben.
-
Auf
diese Weise hinkt in dem Vergleichsbeispiel die Änderung des Kompressionsverhältnisses hinter
der Änderung
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinterher.
Das Klopfen, das während
dieser Verzögerungszeitspanne
auftreten kann, wird durch eine Verzögerung der Zündzeitgebung
unterdrückt,
genauer gesagt, indem die Verbrennung beendet wird, bevor sich ein
Endgas (unverbranntes Gemisch während der
Verbrennung), das in der Brennkammer vorhanden ist, spontan entzünden kann.
Jedoch wird durch Verzögern
der Zündzeitgebung
die Kraftstoffverbrauchsrate gedrückt, wie in 5(e) gezeigt ist, mit anderen Worten
kann das erforderliche Drehmoment nicht ausgegeben werden.
-
Daher
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die vorstehend beschriebene Verringerung der Kraftstoffsverbrauchsrate
mittels Ausführen eines
Fettausschlags beim Ändern
des Kompressionsverhältnisses
abgeschwächt.
-
6 zeigt ein Ablaufdiagramm
der Prozedur zum Bestimmen der Zündzeitgebung
während der
Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
in dem ersten Ausführungsbeispiel.
-
In
Schritt S201 wird gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis eine
erste erforderliche Zündzeitgebung
SAε bestimmt.
Hier gibt die erste erforderliche Zündzeitgebung SAε eine Zündzeitgebung
wieder, die für
das gegenwärtige
Kompressionsverhältnis
geeignet ist, d.h., die in der Lage ist, das Klopfen infolge des
gegenwärtigen
Kompressionsverhältnisses
zu unterdrücken.
Die erforderliche Zündzeitgebung
SAε wird unter
Verwendung von Kennfeldern bestimmt, die Zündzeitgebungen gemäß Betriebszustände wiedergeben,
welche für
jedes Kompressionsverhältnis
vorbereitet wurden. Das gegenwärtige
Kompressionsverhältnis
wird beispielsweise aus dem Steuerniveau des Stellglieds 33 bestimmt.
-
In
Schritt S202 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob gegenwärtig ein
Fettausschlag ausgeführt
wird. Wenn ein Fettausschlag nicht ausgeführt wird, schreitet die Routine
zu Schritt S207 vor, in dem die Zündzeitgebung auf SAε eingestellt
wird. Wenn andererseits ein Fettausschlag ausgeführt wird, schreitet die Routine
zu Schritt S203 vor.
-
In
Schritt S203 wird eine zweite erforderliche Zündzeitgebung SAr gemäß dem Fettausschlag
bestimmt. Dabei gibt die zweite erforderliche Zündzeitgebung SAr eine Zündzeitgebung
wieder, die für
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der
Ausübung
des Fettausschlags geeignet ist, d.h., die in der Lage ist, das
Klopfen infolge des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und schnelle Schwankungen
in dem Ausgabedrehmoment infolge des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
zu unterdrücken.
Die erforderliche Zündzeitgebung
SAr wird unter Verwendung von Kennfeldern bestimmt, die Zündzeitgebungen
gemäß Betriebszustände wiedergeben,
welche für
jedes Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dem
Ausüben
eines Fettausschlags vorbereitet wurden.
-
In
Schritt S204 werden die beiden erforderlichen Zündzeitgebungen SAε, Sar, die
in Schritten S201 und S203 bestimmt wurden, miteinander verglichen.
Genauer gesagt wird eine Entscheidung getroffen, ob SAr stärker nacheilend
ist als SAε.
Wenn SAr stärker
als SAε nacheilend
ist, wird in Schritt S205 die Sollzündzeitgebung auf SAr gesetzt.
Wenn im Gegensatz dazu, SAε stärker als
SAr nacheilend ist, wird in Schritt S206 die Sollzündzeitgebung
auf SAε gesetzt.
D.h., in Schritten S204 bis S206 wird aus den beiden Zündzeitgebungen
SAε und
SAr die stärker
nacheilende Zündzeitgebung
als die Sollzündzeitgebung
ausgewählt.
-
7(a) bis 7(e) veranschaulichen die Einzelheiten
zum Steuern während
einer Änderung
im Betriebsmodus in dem ersten Ausführungsbeispiel. 7(a) bis 7(e) entsprechen jeweils 5(a) bis 5(e). 7(a) und 7(b) sind die gleichen wie 5(a) und 5(b). Die strichlierte Linie aus 7(d) gibt die erste erforderliche
Zündzeitgebung
SAε gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis wieder
und ist die gleiche wie in 5(d).
Die strichpunktierte Linie aus 7(d) gibt
die zweite erforderliche Zündzeitgebung
SAr gemäß einem
Fettausschlag wieder. Die strichlierte Linie in 7(e) ist die gleiche wie die in 5(e).
-
Wie
in 7(c) gezeigt ist,
werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Fettausschläge
während
der gesamten Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb ausgeführt.
Mit anderen Worten ist die Fettausschlagausführzeitspanne Tr gleich wie
die Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb eingestellt. Somit wird, wie aus einem Vergleich von 7(d) mit 5(d) verstanden wird, die Zündzeitgebung
während
der Zeitspanne Tr (Zeitspanne Tb) geändert. Insbesondere wird, wie
durch die durchgezogene Linie in 7(d) gezeigt
ist, während
der Zeitspanne Tr (Zeitspanne Tb) die Zündzeitgebung SAr, die aus den
beiden erforderlichen Zündzeitgebungen
SAε und
SAr die stärker
nacheilende Zeitgebung ist, als die Sollzündzeitgebung ausgewählt (Schritt
S024, S205 aus 6).
-
Durch
Ausführen
der Fettausschläge
während
der gesamten Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb auf diese Weise ist es möglich,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der Zeitspanne Tb abzuschwächen, wie
in 7(e) gezeigt ist,
und als ein Ergebnis den Abfall in dem Ausgabedrehmoment abzuschwächen.
-
Insbesondere
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
während
der gesamten Fettausschlagausführzeitspanne
Tr die Sollzündzeitgebung auf
die erforderliche Zündzeitgebung
SAr gemäß dem Fettausschlag
eingestellt. Somit besteht während
der Zeitspanne Tr kein Bedarf dazu, die Zündzeitgebung gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis zu
verzögern.
Genauer gesagt besteht während
der Zeitspanne Tr kein Bedarf dazu, die Zündzeitgebung zu verzögern, um
das Klopfen zu unterdrücken,
das infolge des Kompressionsverhältnisses
auftreten kann. Mit anderen Worten, besteht während der Zeitspanne Tr kein
Bedarf dazu, spezielle Unterdrückungsmittel
einzusetzen, um das Klopfen zu unterdrücken, das infolge des Kompressionsverhältnisses
auftreten kann. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der
gesamten Zeitspanne Tb zu unterdrücken.
-
Ferner
wird die Sollzündzeitgebung
für die Fettausschlagausführzeitspanne
unter Berücksichtigung
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
während
dem Ausführen
eines Fettausschlags bestimmt und es wird möglich, die Zunahme des Ausgabedrehmoments
infolge der Ausführung
eines Fettausschlags zu unterdrücken.
-
8(a) bis 8(e) veranschaulichen die Einzelheiten
einer Steuerung während
einer Änderung in
dem Betriebsmodus gemäß dem ersten
modifizierten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels. 8(a) bis 8(e) sind im Wesentlichen die gleichen wie 7(a) bis 7(e), jedoch sind die 8(d) und 8(e) modifiziert.
-
Genauer
gesagt ist in 8(d) SAr
lediglich für
die zweite halbe Zeitspanne Tr2 der Zeitspanne Tr stärker als
SAε nacheilend,
wohingegen in 7(d) SAr über die
gesamte Fettausschlagausführzeitspanne
Tr stärker
nacheilend als SAε ist.
Somit ist, wie in 8(d) gezeigt
ist, die Sollzündzeitgebung während der
ersten halben Zeitspanne Tr1 der Fettausschlagausführzeitspanne
Tr auf SAε eingestellt, wohingegen
die Sollzündzeitgebung
in der letzten halben Zeitspanne Tr2 auf SAr eingestellt ist (Schritte S204,
S205, S206 aus 6).
-
Ebenso
wird in dem ersten modifizierten Beispiel der Fettausschlag über die
vollständige
Kompressionsverhältnisumstellzeitspann
Tb ausgeführt, wodurch
es möglich
ist, den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate abzuschwächen, wie
in 8(e) gezeigt ist,
und als ein Ergebnis den Abfall in dem Ausgabedrehmoment abzuschwächen.
-
Genauer
gesagt wird in dem ersten modifizierten Beispiel die Sollzündzeitgebung
während
der letzten halben Zeitspanne Tr2 der Fettausschlagausführzeitspanne
Tr auf die erforderliche Zündzeitgebung
SAr gemäß dem Fettausschlägen eingestellt. Somit
besteht während
der Zeitspanne Tr2 kein Bedarf dazu, die Zündzeitgebung gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis nacheilend
zu machen. Insbesondere besteht während der Zeitspanne Tr2 kein
Bedarf dazu, spezielle Unterdrückungsmittel einzusetzen,
um das Klopfen zu unterdrücken,
welches infolge des Kompressionsverhältnisses auftreten kann. Als
ein Ergebnis ist es möglich,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der Zeitspanne Tr2 zu
unterdrücken.
-
Andererseits
wird während
der ersten halben Zeitspanne Tr1 der Fettausschlagausführzeitspanne Tr
die Sollzündzeitgebung
auf die erforderliche Zündzeitgebung
SAε gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis eingestellt.
Jedoch werden in diesem Fall spezielle Unterdrückungsmittel zum Unterdrücken des
Auftretens von Klopfen infolge des Kompressionsverhältnisses
zu einem geringeren Ausmaß verwendet.
Somit ist es möglich,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der Zeitspanne Tr1 ebenso
zu unterdrücken,
wie dies durch Vergleich von 8(e) und 5(e) verstanden wird.
-
9(a) bis 9(e) veranschaulichen die Einzelheiten
der Steuerung während
einer Änderung
im Betriebsmodus gemäß dem zweiten
modifizierten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels. 9(a) bis 9(e) sind im Wesentlichen die gleichen
wie 7(a) bis 7(e), jedoch sind 9(c) bis 9(e) modifiziert.
-
Insbesondere
wird in 9(c) der Fettausschlag
lediglich während
der ersten halben Zeitspanne Tb1 der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb ausgeführt,
wohingegen in 7(c) der
Fettausschlag über
die gesamte Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb ausgeführt
wird.
-
Somit
wird, wie in 9(d) gezeigt
ist, die Zündzeitgebung
SAr, die die stärker
nacheilende Zündzeitgebung
der beiden erforderlichen Zündzeitgebungen
SAε und
SAr ist, während
der Fettausschlagausführzeitspanne
Tr (Zeitspanne Tb1) als die Sollzündzeitgebung ausgewählt (Schritte
S204, S205 aus 6). Andererseits
wird während
der zweiten halben Zeitspanne Tb2 der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb, während
der der Fettausschlag nicht ausgeführt wird, die Sollzündzeitgebung
auf die erforderlichen Zündzeitgebung SAε eingestellt
(Schritte S202, S207 aus 6).
-
Auf
diese Weise wird es durch Ausführen des
Fettausschlags während
der ersten halben Zeitspanne Tb1 der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb möglich,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der Zeitspanne Tb1 abzuschwächen, wie
in 9(e) gezeigt ist,
und als ein Ergebnis den Abfall in dem Ausgabedrehmoment abzuschwächen.
-
Insbesondere
wird gemäß dem zweiten
modifizierten Beispiel während
der gesamten Fettausschlagausführzeitspanne
Tr die Sollzündzeitgebung auf
die erforderliche Zündzeitgebung
SAr gemäß den Fettausschlägen eingestellt.
Somit besteht während der
Zeitspanne Tr kein Bedarf dazu, die Zündzeitgebung gemäß dem gegenwärtigen Kompressionsverhältnis zu
verzögern.
Genauer gesagt besteht während
der Zeitspanne Tr kein Bedarf dazu, spezielle Unterdrückungsmittel
einzusetzen, um das Klopfen zu unterdrücken, das infolge des Kompressionsverhältnisses
auftreten kann. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate während der
Zeitspanne Tr zu unterdrücken.
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In
dem zweiten modifizierten Beispiel wird während der zweiten halben Zeitspanne
Tb2 der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb kein Fettausschlag ausgeführt.
D.h., während
der Zeitspanne Tb2 wird die Zündzeitgebung
lediglich zum Unterdrücken
von Klopfen nacheilend gemacht, das infolge des Kompressionsverhältnisses
auftreten kann. Mit anderen Worten ist es während der Zeitspanne Tb2 notwendig, spezielle
Unterdrückungsmittel
einzusetzen, um das Klopfen zu unterdrücken, welches infolge des Kompressionsverhältnisses
auftreten kann. Somit wird während
der Zeitspanne Tb2 der Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate nicht
abgeschwächt.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, wird es durch Ausführen eines Fettausschlags während der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb möglich,
den Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate beim Unterdrücken von
Klopfen oder anderen anormalen Verbrennungen, die innerhalb der
Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
auftreten, abzuschwächen. Ein
zusätzlicher
Vorteil liegt darin, dass durch Ausführen eines Fettausschlags während der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb, Fettausschläge
während
der Zeitspannen, die sich von der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
unterscheiden, weniger häufig
durchgeführt
werden müssen.
-
In 7 bis 9 sind die Startpunkte der beiden Zeitspannen
Tb, Tr im Wesentlichen gleich, jedoch könnte der Fettausschlag so gestaltet
sein, dass er an einem Punkt während
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb startet würde.
Jedoch ist der Abfall der Kraftstoffverbrauchsrate an dem Startpunkt
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb relativ groß,
wie in 5(e) gezeigt ist.
Somit kann, dort wo die Startpunkte der beiden Zeitspannen Tb, Tr
im Wesentlichen die gleichen sind, wie in 7 bis 9 gezeigt
ist, der Abfall in der Kraftstoffverbrauchsrate zum Startpunkt der
Zeitspanne Tb abgeschwächt
werden, in der der Abfall der Kraftstoffverbrauchsrate relativ groß ist.
-
Ferner
sind in 7 und 8 die Endpunkte der beiden
Zeitspannen Tb, Tr im Wesentlichen die gleichen, wohingegen in 9 die Endpunkte der beiden Zeitspannen
Tb, Tr auf unterschiedliche Zeitgebungen eingestellt sind. Auf diese
Weise ist es annehmbar, den Fettausschlag an irgend einem Punkt
während
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne Tb
zu beenden.
-
Ferner
ist in 7 bis 9 die gesamte Fettausschlagausführzeitspanne
Tr innerhalb der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne Tb enthalten,
aber es ist auch annehmbar, dass ein Abschnitt der Zeitspanne Tr
nicht innerhalb der Zeitspanne Tb enthalten ist. Beispielsweise
kann die Fettausschlagausführzeitspanne
beendet werden, nachdem die Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne Tb beendet
wurde.
-
Im
Allgemeinen wird ein Fettausschlag während zumindest eines Abschnitts
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
ausgeführt.
-
B. Zweites Ausführungsbeispiel
-
In
dem ersten Ausführungsbeispiel
wird ein Fettausschlag während
der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
ausgeführt,
aber falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht auf den geeigneten Wert
eingestellt ist, wenn der Fettausschlag ausgeführt wird, besteht die Gefahr
von verschlechterten Emissionen. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel
der Luft-Kraftstoff-Verhälntiswert
beim Ausführen
des Fettausschlags gemäß dem Zustand
des Katalysators in der Reinigungsvorrichtung 70 bestimmt, genauer
gesagt gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs. Man beachte, dass
die Zielzündzeitgebungen
auf dieselbe Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
eingestellt sind.
-
10(a) bis 10(d) veranschaulicht die Einzelheiten
einer Steuerung während
einer Änderung in
dem Betriebsmodus gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel. 10(a) zeigt die Änderung
im erforderlichen Drehmoment. 10(b) zeigt
die Änderung
im Kompressionsverhältnis. 10(c) zeigt die Änderung
in der Menge des durch den Katalysator gespeicherten Sauerstoffs. 10(d) zeigt die Änderung
in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Gemischs. 10(a) und 10(b) sind die gleichen wie 7(a) und 7(b). Wie in 7(c) wird in 10(d) der Fettausschlag während der
gesamten Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
Tb ausgeführt.
-
Wie
bereits angemerkt wurde, absorbiert der NOx-Absorptions/Reduktionskatalysator in
der Reinigungsvorrichtung 70 das NOx in der Form von Nitraten,
während
das Ceroxid Sauerstoff speichert, wenn die Verbrennung bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis
bewirkt wird. Wenn ein Fettausschlag ausgeführt wird, wird NOx reduziert
und der in dem Ceroxid gespeicherte Sauerstoff wird gelöst und Reduktionskomponenten
(HC, CO, H2) werden oxidiert. Somit können, wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der
Ausführung
des Fettausschlags nicht auf einen geeigneten Wert gesetzt ist,
folgende Probleme auftreten.
-
Wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
während dem
Ausführen
des Fettausschlags relativ zu der Menge des durch den Katalysator
gespeicherten Sauerstoffs übermäßig gering
ist (d.h., das Verhältnis ist
zu fett), wird die Menge des durch den Katalysator gespeicherten
Sauerstoffs gegen Null gehen. In einem solchen Fall wird der Katalysator
nicht in der Lage sein, die Reduktionskomponenten (HC, CO, H2) in dem Abgas unter Verwendung seines gespeicherten
Sauerstoffs zu oxidieren. Somit nimmt die Reinigung der Reduktionskomponenten
ab und die Emission wird verschlechtert.
-
Wenn
umgelehrt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dem Ausführen des
Fettausschlags zu viel niedriger als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,
aber übermäßig niedriger
relativ zu der Menge des durch den Katalysator gespeicherten Sauerstoffs
ist (d.h., wenn das Verhältnis
nicht fett genug ist), kann absorbiertes NOx nicht wirkungsvoll
reduziert werden, wodurch sich das Problem ergibt, dass die NOx
Absorptionsfähigkeit
nicht wirksam wiederhergestellt werden kann. Insbesondere dann,
wenn die Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs
groß ist,
werden durch den Fettausschlag verursachte Reduktionskomponenten
nicht effizient zum Reduzieren von NOx verwendet und werden unglücklicherweise
durch den durch den Katalysator gespeicherten Sauerstoff oxidiert.
-
Dementsprechend
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Luft-Kraftstoff-Verhältniswert
gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Kraftstoffs bestimmt. Insbesondere
wird der Luft-Kraftstoff-Verhältniswert
durch Abschätzen der
Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs aus der Katalysatortemperatur
bestimmt. 11 ist ein
Graph, der das Verhältnis
zwischen der Katalysatortemperatur und der Menge des gespeicherten
Sauerstoffs zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Menge
des gespeicherten Sauerstoffs groß, wenn die Katalysatortemperatur
hoch ist, und klein, wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der Luft-Kraftstoff-Verhältniswert
unter Verwendung der in 11 aufgezeichneten
Charakteristik bestimmt.
-
Genauer
gesagt ist, wie durch die durchgezogene Linie aus 10(c) gezeigt ist, die Menge des gespeicherten
Sauerstoffs relativ groß,
wenn die Katalysatortemperatur relativ hoch ist und somit wird das
Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der
Fettausschlagausführung
auf einen relativ niedrigen Wert gesetzt, wie durch die durchgezogene
Linie aus 10(d) gezeigt
ist. Im Gegensatz dazu ist, wie durch die gestrichelte Linie in 10(c) gezeigt ist, die Menge
des gespeicherten Sauerstoffs relativ gering, wenn die Katalysatortemperatur
relativ niedrig ist und somit ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der
Fettausschlagausführung
auf einem relativ hohen Wert gesetzt, wie durch die strichlierte
Linie in 10(d) gezeigt
ist. Man beachte, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
unter Verwendung eines Kennfelds bestimmt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
gemäß den Mengen
von in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff wiedergibt. Dadurch
wird es möglich,
verschlechterte Emissionen infolge eines Fettausschlags zu unterdrücken.
-
Die
Katalysatortemperatur kann beispielsweise mittels des Temperatursensors 71 (1), der an der Reinigungsvorrichtung 70 vorgesehen
ist, gemessen werden. Alternativ kann die Katalysatortemperatur
unter Verwendung eines Kennfelds abgeschätzt werden, das die Katalysatortemperatur
gemäß dem Betriebszuständen wiedergibt.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind
die Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne Tb
und die Fettausschlagausführzeitspanne
Tr so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich sind und somit ändert sich
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
Abhängigkeit
von der Katalysatortemperatur, wie in 10(d) gezeigt
ist. Jedoch könnte
stattdessen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Fettausschlagausführzeitspanne
auf einen vorbestimmten Wert eingestellt sein, und dann könnte die
Fettausschlagausführzeitspanne
gemäß der Katalysatortemperatur geändert werden.
-
Ferner
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Luft-Kraftstoff-Verhältniswert
gemäß der Katalysatortemperatur
bestimmt, welche sich auf die Menge des in dem Katalysator gespeicherten
Sauerstoffs bezieht. Jedoch ändert
sich die Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs
in Abhängigkeit
des Ausmaßes,
mit dem sich der Katalysator verschlechtert. Dementsprechend kann
der Luft-Kraftstoff-Verhältniswert
gemäß dem Ausmaß, mit dem
sich der Katalysator verschlechtert oder stattdessen oder zusätzlich dazu
in Abhängigkeit
von der Katalysatortemperatur bestimmt werden. Insbesondere dann,
wenn sich der Katalysator nicht verschlechtert ist (d.h., wenn er
neu ist), ist die Menge des gespeicherten Sauerstoff relativ groß. Jedoch dann,
wenn der Katalysator verschlechtert ist, wird die Menge des gespeicherten
Sauerstoffs relativ gering. Somit ist es durch Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
gemäß dem Verschlechterungsausmaß des Katalysators
möglich,
verschlechterte Emissionen infolge eines Fettausschlags zu unterdrücken. Das
Ausmaß der
Katalysatorverschlechterung kann beispielsweise aus der Antwortdifferenz zwischen
den beiden Sauerstoffsensoren einen 80, 82 (1), die sich stromaufwärts und
stromabwärts der
Reinigungsvorrichtung 70 befinden, abgeschätzt werden.
Genauer gesagt kann der Katalysator eine große Menge Sauerstoff speichern,
wenn sich der Katalysator nicht in einem verschlechterten Zustand befindet,
und somit wird der Unterschied zwischen den sich ergebenen Messungen
durch die beiden Sauerstoffsensoren 81, 82 groß werden.
Im Gegensatz dazu kann der Katalysator nicht viel Sauerstoff speichern,
wenn sich der Katalysator in einem verschlechterten Zustand befindet
und somit wird der Unterschied zwischen den sich ergebenden Messungen
durch die beiden Sauerstoffsensoren 81, 82 gering.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, kann durch Verwendung der Anordnung
dieses Ausführungsbeispiels
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dem Ausführen des
Fettausschlags oder der Fettausschlagausführzeitspanne gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs modifiziert werden,
was es möglich
macht, verschlechtere Emissionen infolge eines Fettausschlags zu
unterdrücken.
-
C. Drittes Ausführungsbeispiel:
-
In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird ein Fettausschlag bei einem gemäß der Menge des in dem Katalysator
gespeicherten Sauerstoffs bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt. Wenn
jedoch während
dem Ausführen
eines Fettausschlags das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt wird, ohne die Menge
des absorbierten NOx zu beachten, kann eine adäquate Reduktion von absorbierten
NOx in einigen Fällen
nicht stattfinden. Insbesondere dann, wenn es eine große Menge
von absorbierten NOx gibt, können
in einigen Fällen
Reduktionskomponenten durch in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff
oxidiert werden, obwohl ein Fettausschlag ausgeführt wird, so dass lediglich
einiges des absorbierten NOx oxidiert wird. In einem solchen Fall
wird die Reinigung von NOx abnehmen. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während einem
Fettausschlag gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs und der Menge des
in dem Katalysator absorbierten NOx bestimmt. Man beachte, dass
Sollzündzeitgebungen auf
dieselbe Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellt
sind.
-
12 ist ein Ablaufdiagramm
der Prozedur zum Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während dem
Ausüben
eines Fettausschlags in dem dritten Ausführungsbeispiel.
-
In
Schritt S301 wird die Menge des in dem Katalysator gespeicherten
Sauerstoffs abgeschätzt. Wie
in dem zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, kann die Menge des gespeicherten Sauerstoffs aus
der Katalysatortemperatur abgeschätzt werden. Die Katalysatortemperatur
kann durch den in der Reinigungsvorrichtung 70 vorgesehenen
Temperatursensor 71 (siehe 1)
gemessen werden oder unter Verwendung eines Kennfelds, das die Katalysatortemperatur
gemäß Betriebsbedingungen wiedergibt,
abgeschätzt
werden. Die Menge des gespeicherten Sauerstoffs kann beispielsweise
auch aus dem Ausmaß der
Katalysatorverschlechterung abgeschätzt werden, die von dem Unterschied
des Antwortverhaltens der beiden Sauerstoffsensoren 81, 82 (1) bestimmt wird, welche
sich stromaufwärts
und stromabwärts
der Reinigungsvorrichtung 70 befinden.
-
In
Schritt S302 wird auf Grundlage der in Schritt S301 abgeschätzten Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs ein erstes erforderliches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFo
bestimmt. Das erste erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFo wird unter Verwendung
eines Kennfelds bestimmt, welches die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
gemäß den Mengen
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs wiedergibt.
-
In
Schritt S303 wird die Menge des in dem Katalysator absorbierten
NOx abgeschätzt.
Die Menge des absorbierten NOx wird auf Grundlage der letzten Betriebszustände abgeschätzt. Insbesondere wird
der gegenwärtig
absorbierte NOx unter Verwendung eines Kennfelds abgeschätzt, das
die Menge des durch den Katalysator pro Zeiteinheit gemäß den Betriebszuständen absorbierten
NOx wiedergibt, indem die Menge des NOx pro Zeiteinheit für die Betriebszeit
integriert wird.
-
In
Schritt S304 wird auf Grundlage der in Schritt S303 abgeschätzten Menge
des in dem Katalysator absorbierten NOx ein zweites erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFn
abgeschätzt.
Das zweite erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis
AFn wird unter Verwendung eines Kennfelds bestimmt, welches die
Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
gemäß den Mengen des
in dem Katalysator absorbierten NOx wiedergibt.
-
13 veranschaulicht das zweite
erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFn
gemäß der Menge von
absorbierten NOx. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, wird das erforderliche
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
AFn relativ hoch eingestellt (d.h., auf die magere Seite), wenn
die Menge des absorbierten NOx relativ klein ist, und das erforderliche
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
AFn wird relativ niedrig eingestellt (d.h., auf die fette Seite),
wenn die Menge des absorbierten NOx relativ groß ist. In 13 wird in dem Bereich, in dem die Menge
des absorbierten NOx geringer als Ma ist, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFn
auf seinen Maximalwert von AFn max eingestellt, und in dem Bereich,
in dem die Menge des absorbierten NOx größer als Mb ist, wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFn
auf seinen Minimalwert von AFn min eingestellt. Hier wird der Maximalwert AFn
max eingeführt,
da es notwendig ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
während
dem Ausüben
eines Fettausschlags einen niedrigeren Wert als das stoichiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat.
Andererseits wird der Minimalwert AFn-min eingeführt, da es für die Verbrennung
während
dem Ausüben
eines Fettausschlags notwendig ist, dass er sich in einem flammbaren
Bereich befindet.
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In
Schritt S305 werden die in Schritten 5302 und 5340 bestimmten beiden
erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
AFo, AFn verglichen. Insbesondere wird entschieden, ob RFo kleiner
als AFn ist (d.h., ob AFo näher
an der fetten Seite liegt). Wenn RFo kleiner als AFn ist (d.h.,
näher an
der fetten Seite liegt), wird in Schritt S306 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
AFo eingestellt. Wenn im Gegensatz dazu, AFn kleiner als AFo ist
(d.h., näher
an der fetten Seite liegt), wird in Schritt S307 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
AFn eingestellt. Auf diese Weise wird aus den beiden erforderlichen
Luft-Kraftstoff-Verhältnissen
AFo und AFn das niedrigere (fettere) Luft-Kraftstoff-Verhältnis als
das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in Schritten S305 bis S307 ausgewählt.
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Insbesondere
wird das zweite erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis
als AFn1 bestimmt, wenn die Menge des absorbierten NOx ein relativ
niedriger Wert von M1 ist, wie in 13 gezeigt
ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf AFo eingestellt,
welches das niedrigere (fettere) Luft-Kraftstoff-Verhältnis der
beiden erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse AFo und AFn1 ist (Schritte
S305, S306). D.h., in diesem Fall, wird wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Fettausschlag bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Menge des in dem Katalysator
gespeicherten Sauerstoffs ausgeführt.
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Wenn
im Gegensatz dazu die Menge des absorbierten NOx ein relativ hoher
Wert von M2 ist, wird das zweite erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis als AFn2
bestimmt.
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Zu
diesem Zeitpunkt ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
AFn2 einzustellen, welches das niedrigere (fettere) Luft-Kraftstoff-Verhältnis der
beiden erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
AFo und AFn2 ist (Schritte 5305, 5307). D.h., in diesem Fall wird
der Fettausschlag bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Menge des in dem Katalysator
absorbierten NOx ausgeführt.
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Durch
Verwenden der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels ist es möglich, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
einen geeigneten Wert gemäß den Mengen
von in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff und absorbierten
NOx einzustellen. Insbesondere dann, wenn die Menge des absorbierten
NOx relativ gering ist, kann ein Fettausschlag bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff ausgeführt werden
und wenn die Menge von absorbierten NOx relativ gering ist, kann
ein Fettausschlag bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Menge von in dem Katalysator
absorbierten NOx ausgeführt
werden. Durch diese Vorgehensweise kann eine ausreichende Reduzierung
von absorbierten NOx selbst dann hervor gebracht werden, wenn die
Menge von absorbierten NOx relativ groß ist, wodurch es für den Katalysator
möglich
wird, dass er seine NOx Absorptionsfähigkeit adäquat wiederherstellt.
-
Diese
Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Beispiele und Ausführungsbeispiele
beschränkt und
ist in verschiedenen Modifikationen innerhalb ihres Bereichs möglich. Im
Folgenden sind mögliche Varianten
angegeben.
- (1) In dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dem
Ausüben eines
Fettausschlags gemäß der Menge
des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs bestimmt und in
dem dritten Ausführungsbeispiel wird
es gemäß den Mengen
von in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff und darin absorbierten
NOx bestimmt. Jedoch könnte
stattdessen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dem
Ausüben
eines Fettausschlags lediglich gemäß der Menge des in dem Katalysator
absorbierten NOx bestimmt werden. Diese Modifikation wäre beispielsweise
besonders dann effektiv, wenn der NOx Absorptions-/Reduktionskatalysator
kein Ceroxid oder andere Co-Katalysatoren zum Speichern und Freigeben
von Sauerstoff hat.
- (2) In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist
die verwendete Kraftmaschine von einer Öffnungseinspritzbauweise, bei
der Kraftstoff in eine Einlassöffnung 23 eingespritzt
wird, die einen Lufteinlassdurchlass bildet, jedoch könnte ebenso eine
Kraftmaschine einer Zylindereinspritzbauweise verwendet werden,
bei der der Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt wird.
- (3) In den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann
das Kompressionsverhältnis
aus zwei vorbestimmten Werten ausgewählt werden (3), könnte
jedoch stattdessen unter drei oder mehreren vorbestimmten Werten
ausgewählt
werden. Das Kompressionsverhältnis
kann auch kontinuierlich zwischen einem vorbestimmten Maximalwert
und Minimalwert eingestellt werden.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen
ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
dem zweiten Betriebsmodus auf das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt,
könnte
jedoch stattdessen auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt
sein.
Im Allgemeinen wird in einem ersten Zustand eines relativ
hohen Kompressionsverhältnisses eine
Brennkraftmaschine bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis laufen,
welches höher
als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (d.h., bei einem
mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Der Wiederaufbereitungsprozess wird zumindest während eines Abschnitts der
Umstellzeitspanne von dem ersten Zustand eines relativ hohen Kompressionsverhältnisses
zu einem zweiten Zustand eines relativ niedrigen Kompressionsverhältnisses
ausgeführt.
Das
Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
während
der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne kann auf ein Niveau
eingestellt sein, das niedriger als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem zweiten Zustand
nach Vollendung der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne
ist (in dem vorgenannten Ausführungsbeispielen
im Wesentlichen gleich zu dem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist).
- (4) In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird
das Kompressionsverhältnis
variiert, indem der obere Block 31 mit Bezug auf den unteren Block 32 in
der Vertikalrichtung bewegt wird, es könnte statt dessen aber auch
ein anderes Verfahren verwendet werden.
Im Allgemeinen wird
der Kompressionsverhältnismodifizierer
die Brennkammer aufweisen und das Kompressionsverhältnis modifizieren,
indem er das Volumen der Brennkammer modifiziert, insbesondere indem
er zumindest einen Wert aus dem maximalen Volumen und dem minimalen
Volumen der Brennkammer modifiziert.
- (5) In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist
die Kraftmaschine auf ein Kraftfahrzeug montiert, sie kann jedoch
stattdessen auch in einem Schiff oder einem anderen beweglichen
Körper montiert
sein. Sie kann auch in stationären
Geräten
montiert sein.
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Im
Allgemeinen kann die vorliegende Erfindung in Brennkraftmaschinen
verwendet werden, die mit Kompressionsverhältnis modifizieren ausgestattet
ist.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung ausführlich
beschrieben und veranschaulicht wurde, ist klar zu verstehen, dass
dies nur zum Zweck der Veranschaulichung und zum Geben eines Beispiels
geschieht und sie nicht darauf beschränkt ist, und dass der Umfang
der vorliegenden Erfindung lediglich durch den Ausdruck der beiliegenden
Ansprüche
begrenzt ist.
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Es
wird eine Technik geschaffen, die in der Lage ist, den Abfall in
der Kraftstoffverbrauchsrate abzuschwächen, der auftreten kann, wenn
während der
Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne
auftretendes Klopfen oder andere anormale Verbrennungen unterdrückt werden.
Eine Brennkraftmaschine weist einen Kompressionsverhältnismodifizierer, eine
Kraftstoffzuführeinrichtung,
eine Reinigungsvorrichtung und eine Steuereinrichtung auf. Die Reinigungsvorrichtung
hat einen Katalysator, der in der Lage ist, NOx in dem Abgas zu
absorbieren. Die Brennkraftmaschine läuft während einem ersten Zustand
eines relativ hohen Kompressionsverhältnisses bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das
höher als
ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Beim Umstellen von dem ersten Zustand eines relativ hohen Kompressionsverhältnisses
zu einem zweiten Zustand eines relativ niedrigen Kompressionsverhältnisses
durch Steuern des Kompressionsverhältnismodifizierers, führt die
Steuereinrichtung einen Wiederaufbereitungsprozess zum Wiederaufbereiten
der NOx Absorptionsfähigkeit
der Reinigungsvorrichtung durch, indem die Kraftstoffzuführeinrichtung
so gesteuert wird, dass sie ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzielt,
welches zumindest während
eines Abschnitts der Kompressionsverhältnisumstellzeitspanne niedriger
als das stoichiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne
ist niedriger eingestellt als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
dem zweiten Zustand nach der Vollendung der Wiederaufbereitungsprozessausführzeitspanne.