DE102009027973A1 - Verbrennungsmotorsteuergerät und -system - Google Patents

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Abstract

Ein Teil des Kraftstoffs wird in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (10) voreingespritzt, damit der eingespritzte Kraftstoff zu einer Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse reformiert wird, bevor der restliche Kraftstoff, der als Haupteinspritzung eingespritzt wird, gezündet wird, um die Zündfähigkeit des Kraftstoffs zu verbessern. Zu diesem Zweck wird eine Unterlappungsperiode ausgebildet, während der das Einlassventil und das Auslassventil (31, 32) geschlossen sind und der Teil des Kraftstoffs während einer derartigen Unterlappungsperiode voreingespritzt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbrennungsmotorsteuergerät und -system, die bei einem Verbrennungsmotor der Direkteinspritzart anwendbar sind, bei dem Kraftstoff direkt in Verbrennungskammern des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.
  • Es ist im Stand der Technik gemäß der Offenbarung in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2002-061 531 bekannt, dass einerseits ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird, wenn die Betriebsbedingung eines Verbrennungsmotors in einem Bereich mit hoher Drehzahl und hoher Last ist, jedoch andererseits das Luft-Kraftstoff-Gemisch so gesteuert wird, dass es sich an einer mageren gemischten Seite befindet, um einen Pumpverlust zu vermindern, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einem Bereich mit geringer Drehzahl und geringer Last ist, wobei sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher (magerer) bis zu einem Grenzwert gestaltet wird, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden wird.
  • Es ist außerdem im Stand der Technik gemäß der Offenbarung in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer H11-125 126 bekannt, dass in einem anderen Verbrennungsmotor, der eine EGR-Funktion (Abgasrezirkulationsfunktion) hat und gemäß dem ein Teil des Abgases in die Einlassluft hinein rückzirkuliert, eine EGR-Menge (eine Menge an Abgas, das zu einer Rückzirkulation gebracht wird) verringert wird, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einem Bereich mit hoher Drehzahl und hoher Last ist. Jedoch wird andererseits die EGR-Menge erhöht, um die Emission von schädlichem Abgas zu vermindern, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einem Bereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Last ist, wobei die EGR-Menge bis zu einem Grenzwert größer gestaltet wird, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde.
  • Darüber hinaus ist im Stand der Technik gemäß dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2007-321 590 bekannt, dass die Zündzeit verzögert wird, um einen Katalysator zum Reinigen von Abgas aufzuwärmen, wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors in einer kalten Umgebung gestartet wird. Das heißt die Zündzeit wird bis zu einem derartigen Grenzwert verzögert, bei dem die Verbrennung nicht unstabil wird, um dadurch die Abgastemperatur zu erhöhen und den Aufwärmvorgang des Katalysators zu erleichtern, um so eine Emission von schädlichem Abgas zu vermindern.
  • Ein Bestandteil des Kraftstoffs, der für die Verbrennung im Verbrennungsmotor verwendet wird, ist im Allgemeinen eine Kohlenwasserstoffkomponente hoher Klasse, dessen Kohlenstoffatomizität (Wertigkeit) gleich wie oder größer als 4 ist, wie beispielsweise C8H18 (Isooctan). Dies ist so, weil die Volatilität und das Zündvermögen in dem Fall von Kraftstoff, der eine Kohlenwasserstoffkomponente niedriger Klasse hat, zu hoch sind, und dadurch ist es schwierig, einen derartigen Kraftstoff handzuhaben, wenn der Kraftstofftank mit Kraftstoff befüllt wird.
  • Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung dem Umstand Aufmerksamkeit gewidmet, dass es beim Verbessern des Kraftstoffverbrauchverhältnisses und beim Verringern der Emission von schädlichem Abgas vorteilhafter wäre, wenn die Komponente des eingespritzten Kraftstoffs zu niederklassigem Kohlenwasserstoff während einer Zeitspanne von dem Einspritzen des Kraftstoffs bis zu seinem Zünden reformiert werden kann. Wenn beispielsweise das Zündvermögen durch das Kraftstoffreformieren in einer Steuerung mit magerer Verbrennung des mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches erhöht werden könnte (wie dies in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2002-061 531 offenbart ist), könnte die Verbrennungsstabilität durch ein derartiges Kraftstoffreformieren weiter verbessert werden, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu der mageren Seite hin gesteuert werden könnte, und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis könnte weiter verbessert werden als ein Ergebnis der Abnahme des Pumpenverlusts.
  • Außerdem könnte, wenn das Zündvermögen durch das Kraftstoffreformieren in der EGR-Steuerung erhöht werden könnte (wie dies in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer H11-125 126 offenbart ist), die Verbrennungsstabilität in gleicher Weise durch das Kraftstoffreformieren verbessert werden, so dass die EGR-Menge weiter erhöht werden könnte, um die Verringerung der Emission von schädlichem Abgas zu erleichtern.
  • Darüber hinaus könnte, wenn das Zündvermögen durch das Kraftstoffreformieren im Aufwärmvorgang für den Katalysator erhöht werden könnte (wie dies in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2007-321 590 offenbart ist), die Verbrennungsstabilität in gleicher Weise durch ein derartiges Kraftstoffreformieren verbessert werden. Daher könnte der Aufwärmvorgang für den Katalysator weiter erleichtert werden, wenn die Zündzeit weiter verzögert wird, und die Verringerung der Emission an schädlichem Abgas könnte erleichtert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Probleme gemacht worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbrennungsmotorsteuergerät und -system zu schaffen, gemäß denen ein Bestandteil (eine Komponente) des eingespritzten Kraftstoffs zu einer Komponente niedriger Klasse reformiert wird, bevor der Kraftstoff gezündet wird.
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung hat ein Verbrennungsmotorsteuersystem für einen Verbrennungsmotor, bei dem Kraftstoff direkt von einer Einspritzeinrichtung in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, eine sog. Unterlappungssteuervorrichtung zum Ausführen einer Ventilschließsteuerung, die zumindest ein Einlassventil oder ein Auslassventil antreibt, um dadurch eine sog. Unterlappungsperiode in einem Auslasstakt und einem Einlasstakt so auszuführen, dass sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil gleichzeitig während der Überlappungsperiode geschlossen werden. Das Verbrennungsmotorsteuersystem hat des Weiteren eine elektronische Steuereinheit zum Abschätzen, ob eine im Zylinder herrschende Temperatur während der Unterlappungsperiode höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, wobei dann, wenn abgeschätzt wird, dass die im Zylinder herrschende Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, die elektronische Steuereinheit die Ventilschließsteuerung durch die Unterlappungssteuerungsvorrichtung ausführt. Die elektronische Steuereinheit führt eine Voreinspritzung aus, gemäß der ein Teil des Kraftstoffs, der in einen Zylinder des Verbrennungsmotors für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, während der Unterlappungsperiode eingespritzt wird.
  • Gemäß dem vorstehend erläuterten Merkmal der vorliegenden Erfindung werden sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil während einer vorbestimmten Zeitspanne (d. h. die Unterlappungsperiode) von dem Auslasstakt zu dem Einlasstakt geschlossen, und ein Teil des Abgases wird in einer Verbrennungskammer eingefangen und komprimiert. Als ein Ergebnis kann mit Leichtigkeit verwirklicht werden, dass die Temperatur in der Verbrennungskammer (die in dem Zylinder herrschende Temperatur) bis zu einer hohen Temperatur erhöht wird, die höher als ein vorbestimmter Wert ist. Der Kraftstoff, der während einer derartigen Unterlappungsperiode voreingespritzt wird, bei der die im Zylinder herrschende Temperatur auf die hohe Temperatur erhöht worden ist, ist einer Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt. Eine Kohlenwasserstoffkomponente hoher Klasse des voreingespritzten Kraftstoffs wird thermisch zersetzt und reformiert zu einer Kohlenwasserstoffkomponente niedriger Klasse, wie beispielsweise Methan (CH4), Ethan (C2H6), Ethylen (C2H4), Propylen (C3H6) und dergleichen, wobei die Kohlenstoffatomizität (Wertigkeit) nicht größer als 3 ist. Demgemäß kann die Komponente des voreingespritzten Kraftstoffs zu der Komponente niedriger Klasse reformiert werden, bevor dieser gezündet wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungsmotor wahlweise mit einem stöchiometrischen Verbrennungsmodus, bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird, oder einem mageren Verbrennungsmodus betrieben, bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird, wobei der stöchiometrische Verbrennungsmodus und der magere Verbrennungsmodus von einem zum anderen in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung werden ausgeführt, wenn der Verbrennungsmotor mit dem mageren Verbrennungsmodus betrieben wird.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Zündfähigkeit während des mageren Verbrennungsmodus durch die Reform des voreingespritzten Kraftstoffs verbessert, und dadurch wird die Verbrennungsstabilität in gleicher Weise verbessert. Als ein Ergebnis kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch auch magerer gesteuert werden, wodurch die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses aufgrund der Abnahme des Pumpverlustes erleichtert wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für den Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert, dass es magerer als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen anderen Betrieb des Verbrennungsmotors wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden. Demgemäß wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch in gleicher Weise so gesteuert, dass es noch magerer wird, um dadurch die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses aufgrund einer Abnahme des Pumpverlustes zu erleichtern.
  • Gemäß einem wiederum anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung hat das Verbrennungsmotorsteuersystem eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge des voreingespritzten Kraftstoffs variiert, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so gesteuert wird, dass es während des Betriebs des Verbrennungsmotors magerer wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge (Reformatmenge), die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung erfasst wird, größer wird.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer gestaltet, wenn die Menge einer Kohlenwasserstoffkomponente niedriger Klasse des reformierten Kraftstoffs größer wird. Demgemäß kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis genau so gesteuert werden, dass es zu einem mageren Grenzwert wird, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde.
  • Gemäß wiederum einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungsmotor wahlweise durch einen EGR-Modus, bei dem ein Teil des Abgases in die Einlassluft rezirkuliert, betrieben, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung werden ausgeführt, wenn eine EGR-Menge während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit dem EGR-Modus größer als eine vorbestimmte Menge ist.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal wird das Zündvermögen des Kraftstoffs aufgrund der Kraftstoffreform während des Betriebs des Verbrennungsmotors im EGR-Modus verbessert, und dadurch wird die Verbrennungsstabilität verbessert. Als ein Ergebnis kann die EGR-Menge weiter erhöht werden, um die Verringerung der Emission von schädlichem Abgas zu erleichtern.
  • Gemäß einem wiederum weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die EGR-Menge für den Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert, dass sie größer als die EGR-Menge für den anderen Betrieb des Verbrennungsmotors ist, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden. Dieses Merkmal erleichtert noch stärker die Verringerung der Emission an schädlichem Abgas.
  • Gemäß einem wiederum weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung hat das Verbrennungsmotorsteuersystem eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge an voreingespritztem Kraftstoff variiert, wobei die EGR-Menge so gesteuert wird, dass sie während des Betriebs des Verbrennungsmotors größer wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung erfasst wird, größer ist.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal wird die EGR-Menge erhöht, wenn die Menge an der Kohlenwasserstoffkomponente niedriger Klasse des voreingespritzten und reformierten Kraftstoffs größer ist. Demgemäß kann die EGR-Menge genau bis zu einem derartigen Grenzwert erhöht werden, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde.
  • Gemäß einem wiederum weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungsmotor wahlweise mit einem normalen Zündmodus, bei dem die Zündzeit auf der Grundlage der Last des Verbrennungsmotors und der Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird, oder einem Katalysatoraufwärmmodus betrieben, bei dem die Zündzeit stärker als die Zündzeit des normalen Zündmodus so verzögert wird, dass ein Katalysator zum Reinigen von Abgas aufgewärmt wird, wobei der normale Zündmodus und der Katalysatoraufwärmmodus von dem einen zu dem anderen in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors umgeschaltet wird, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung werden ausgeführt, wenn der Verbrennungsmotor anhand des Katalysatoraufwärmmodus betrieben wird.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal wird die Zündfähigkeit des Kraftstoffs und der Kraftstoffreform während des Betriebs des Verbrennungsmotors im Katalysatoraufwärmmodus verbessert, und dadurch wird die Verbrennungsstabilität verbessert. Als ein Ergebnis kann die Zündzeit weiter verzögert werden, um die Abnahme der Emission an schädlichem Abgas zu erleichtern.
  • Gemäß einem wiederum anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Zündzeit für den Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert, dass sie stärker als die Zündzeit für den anderen Betrieb des Verbrennungsmotors verzögert wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden. Demgemäß kann die Temperatur des Abgases erhöht werden, um den Aufwärmvorgang für die Katalysatoren zu erleichtern.
  • Gemäß einem wiederum anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung hat das Verbrennungsmotorsteuersystem eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge an voreingespritztem Kraftstoff variiert, wobei die Zündzeit während des Betriebs des Verbrennungsmotors stärker verzögert wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung erfasste reformierte Menge größer ist.
  • Gemäß einem derartigen Merkmal wird die Zündzeit stärker verzögert, wenn die Menge an einer Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse des voreingespritzten und reformierten Kraftstoffs größer ist. Demgemäß kann die Zündzeit genau auf einen derartigen Grenzwert verzögert werden, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Ionenmenge, die in dem Zylinder erzeugt wird, oder der Druck in dem Zylinder während der Unterlappungsperiode variiert, und zwar in Abhängigkeit von der reformierten Menge des voreingespritzten Kraftstoffs. Daher weist gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung die Reformatmengenerfassungsvorrichtung eine Ionenerfassungsvorrichtung auf zum Erfassen einer Ionenmenge, die in dem Zylinder während der Unterlappungsperiode erzeugt wird, oder eine Zylinderdruckerfassungseinrichtung auf zum Erfassen des Zylinderdrucks während der Unterlappungsperiode. Gemäß einem derartigen Merkmal kann die reformierte Menge des voreingespritzten Kraftstoffs leicht erfasst werden.
  • Gemäß einem wiederum anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Unterlappungssteuervorrichtung eine Steuervorrichtung für eine variable Ventilzeit auf, die eine Ventilöffnungszeit und/oder Ventilschließzeit in Bezug auf eine Kurbelwinkelposition des Verbrennungsmotors variiert. Gemäß einem derartigen Merkmal kann die Unterlappungsperiode genau ausgebildet werden.
  • Die vorstehend dargelegten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotorsteuersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer minimalen Zündenergie, die für das Zündvermögen (Zündfähigkeit) erforderlich ist, und einer Kohlenstoffatomizität einer Kohlenwasserstoffkomponente, die in dem Kraftstoff enthalten ist.
  • Die 3A bis 3C zeigen erläuternde Ansichten zur Erklärung einer Unterlappungsperiode „M” durch eine Ventilschließsteuerung und eine zeitliche Abstimmung zum Ausführen einer Voreinspritzung für eine Kraftstoffreform (Kraftstoffreformieren).
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine von 4 zum Berechnen eines Sollphasenwinkels.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine von 4 zum Berechnen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F-Verhältnis).
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine von 4 zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzzeit.
  • Die 8A und 8B zeigen grafische Darstellungen von Versuchsergebnissen zum Bestätigen, dass die Kraftstoffreform tatsächlich gemäß dem Prozess von 4 ausgeführt worden ist.
  • 9 zeigt eine grafische Darstellung von Versuchsergebnissen zum Bestätigen, dass ein Magergrenzwert gemäß dem Prozess von 4 tatsächlich erweitert ist.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 11 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen eines Sollphasenwinkels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 12 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzzeit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen einer EGR-Menge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen einer Einspritzzeit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 16 zeigt eine grafische Darstellung von Versuchsergebnissen zum Bestätigen, dass eine erzeugte Menge an Ionenstrom sich in Abhängigkeit von der Menge an reformiertem Gas geändert hat.
  • 17 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen eines Iodenstroms gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
  • 19 zeigt ein Flussdiagramm einer Nebenroutine zum Berechnen eines Korrekturbetrages für das Soll-A/F gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
  • 20 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
  • 21 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Verbrennungsmotorsteuerung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
  • Die vorliegende Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen für die jeweiligen Ausführungsbeispiele erläutert.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird bei einem Mehrzylinderbenzinverbrennungsmotor als Vier-Takt-Motor der Direkteinspritzart angewendet, der in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden elektronische Steuerungen für verschiedene Aktuatoren für den Verbrennungsmotor ausgeführt. Zunächst ist der gesamte Systemaufbau für ein Verbrennungsmotorsteuersystem unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
  • In dem Verbrennungsmotor der Direkteinspritzart (nachstehend ist dieser als Verbrennungsmotor 10 bezeichnet), der in 1 dargestellt ist, ist ein Luftströmungsmesser 12 an einem stromaufwärtigen Abschnitt eines Einlassluftrohrs 11 zum Erfassen der Einlassluftmenge vorgesehen. Ein Drosselventil 14, dessen Öffnungsgrad durch einen Drosselaktuator 13 (wie beispielsweise ein Gleichstrommotor) gesteuert wird, ist an einer stromabwärtigen Seite des Luftströmungsmessers 12 vorgesehen. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 14 wird durch einen Drosselöffnungssensor erfasst, der in dem Drosselaktuator 13 vorgesehen ist. Ein Ausgleichsbehälter 16 ist an einer stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 vorgesehen, und ein Einlassluftdrucksensor 17 ist in dem Ausgleichsbehälter 16 vorgesehen, um den Einlassluftdruck zu erfassen. Ein Einlasskrümmer 18 ist mit dem Ausgleichsbehälter 16 verbunden, um die Einlassluft in jeweilige Zylinder des Verbrennungsmotors 10 einzuleiten. Ein Luftströmungssteuerventil 19 ist in dem Einlasskrümmer 18 benachbart zu einer Einlassöffnung der jeweiligen Zylinder vorgesehen, um eine Wirbelströmung oder Taumelströmung zu erzeugen.
  • Eine elektromagnetische Kraftstoffeinspritzeinrichtung (ein Kraftstoffeinspritzventil) 21 ist in einem Zylinderblock vorgesehen, um Kraftstoff in eine Verbrennungskammer 22 (in den Zylinder) direkt einzuspritzen. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird zu der Einspritzeinrichtung 21 über eine (nicht dargestellte) Hochdruckpumpe und ein (nicht dargestelltes) Kraftstoffrohr (Lieferrohr) geliefert. Die Hochdruckpumpe beaufschlagt den Kraftstoff beispielsweise bis zu 10 bis 20 MPa mit Druck.
  • Ein Einlassventil 31 und ein Auslassventil 32 sind jeweils an einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen. Die Einlassluft wird in die Verbrennungskammer 22 eingeleitet, wenn das Einlassventil 31 offen ist, wohingegen das Abgas nach der Verbrennung in ein Auslassrohr (Abgasrohr) 35 abgegeben wird, wenn das Auslassventil 32 offen ist. Steuervorrichtungen 33 und 34 für eine variable Ventilzeit (VVT) (die auch als Unterlappungssteuervorrichtung/-einrichtung bezeichnet sind) sind an dem Einlassventil 31 und dem Auslassventil 32 vorgesehen, um jeweils eine Öffnungszeit und/oder Schließzeit der Ventile (die Ventilzeit) zu ändern. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 in einem Kraftübertragungspfad zum Übertragen einer Kraft von einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle vorgesehen, so dass eine Relativposition (Phase) eines Drehwinkels der Nockenwelle in Bezug auf einen Drehwinkel der Kurbelwelle geändert werden kann.
  • Eine Zündkerze 36 ist in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 10 für jeden Zylinder vorgesehen. Eine hohe elektrische Spannung wird an der Zündkerze 36 über eine Zündspule (diese ist nicht dargestellt) bei einer erwünschten Zündzeit angelegt, so dass eine Funkenentladung aufgrund der angelegten hohen elektrischen Spannung zwischen gegenüberstehenden Elektroden der Zündkerze 36 erzeugt wird. Als ein Ergebnis wird der Kraftstoff, der sich in der Verbrennungskammer 22 befindet, gezündet und verbrannt.
  • Katalysatoren 37 und 38 sind in dem Abgasrohr 35 vorgesehen, um das Abgas zu reinigen. Ein an der stromaufwärtigen Seite befindlicher Katalysator 37 ist ein Drei-Wege-Katalysator zum Reinigen von CO, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, wohingegen ein an der stromabwärtigen Seite befindlicher Katalysator 38 ein NOx-Dioxidations-Katalysator (des Typs der NOx-Absorption und Di-Oxidation) zum Reinigen von NOx ist, das im Abgas enthalten ist. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 39 ist an einer stromaufwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 37 vorgesehen, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 und ein Abgastemperatursensor 41 sind an einer stromabwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 37 vorgesehen. Jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 39 und 40 ist ein Sensor zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches (Abgases). Beispielsweise ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 39 der stromaufwärtigen Seite ein A/F-Sensor, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem breiten Bereich erfassen kann. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 der stromabwärtigen Seite ist ein O2-Sensor, der zwei verschiedene Signale einer elektromotorischen Kraft in Abhängigkeit von einem fetten oder mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgibt. Die Kombination aus dem vorstehend erwähnten A/F-Sensor und dem vorstehend erwähnten O2-Sensor gemäß 1 ist ein Beispiel, und beliebige andere Kombinationen können möglich sein.
  • Ein Klopfsensor 42 ist in dem Zylinderblock 20 vorgesehen, um das Erzeugen eines Klopfvorgangs des Verbrennungsmotors 10 mittels Erfassen einer Schwingung des Zylinderblocks 20 zu erfassen. Ein Kurbelwinkelsensor 43 ist außerdem in dem Zylinderblock 20 vorgesehen, um ein Kurbelwinkelsignal einer rechteckigen Form für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors auszugeben (beispielsweise bei jeder Periode von 30° CA (Kurbelwinkel)). Ein (nicht dargestellter) Temperatursensor ist in dem Zylinderblock 20 vorgesehen, um die Kühlwassertemperatur zu erfassen.
  • Der Ausgleichsbehälter 16 und das Abgasrohr 35 sind miteinander über ein EGR-Rohr 45 verbunden. Ein EGR-Ventil 46 der elektromagnetischen Art ist in einem Zwischenabschnitt des EGR-Rohrs 45 vorgesehen. Ein Abschnitt des EGR-Rohrs 45, der mit dem Abgasrohr 35 verbunden ist, kann ein Abschnitt an einer stromabwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 37 sein. Die Menge an Abgas, die von dem Abgasrohr 35 in das Einlassluftrohr 11 rezirkulieren soll (d. h. die EGR-Menge), wird gesteuert, indem ein Öffnungsgrad des EGR-Ventils 46 eingestellt wird (d. h. ein EGR-Öffnungsgrad). Mit dem Bezugszeichen 47 ist in 1 ein Gaspedalsensor bezeichnet, der einen Hub eines Gaspedals erfasst, das durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird.
  • Verschiedene Abgabesignale von den vorstehend erläuterten Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit 50 (ECU 50) eingegeben, die die Steuerung des Verbrennungsmotors ausführt. Die ECU 50 ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer aufgebaut, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen aufweist. Die ECU 50 führt verschiedene Steuerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um nicht nur die Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffeinspritzzeit für die Einspritzeinrichtung 21 und auch die Zündzeit für die Zündkerze 36 zu steuern, sondern auch die Öffnungs- und Schließzeiten für das Einlassventil 31 und das Auslassventil 32 zu steuern, indem die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 der Einlassseite und der Auslassseite in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors betätigt werden.
  • Die ECU 50 schaltet die Verbrennungsmodi in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Last des Verbrennungsmotors (erforderliches Moment) um, d. h. von einem geschichteten Verbrennungsmodus (ein magerer Verbrennungsmodus) zu einem homogenen Verbrennungsmodus (ein stöchiometrischer Verbrennungsmodus) und umgekehrt. Ein Betriebsbereich für den geschichteten Verbrennungsmodus (Schichtaufladeverbrennungsmodus) wird an einer Seite einer niedrigeren Drehzahl und einer niedrigeren Last als ein Betriebsbereich für den homogenen Verbrennungsmodus festgelegt. In dem aufgeladenen Verbrennungsmodus wird eine relativ geringe Menge an Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt, der sich im Kompressionstakt befindet, um ein aufgeladenes Luft-Kraftstoff-Gemisch benachbart zu der Zündkerze 36 auszubilden, um die aufgeladene Verbrennung auszuführen. Als ein Ergebnis wird der Pumpverlust verringert, um das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu verbessern. Andererseits wird in dem homogenen Verbrennungsmodus eine erhöhte Menge an Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt, der sich im Einlasstakt befindet, um ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch auszubilden, um dadurch die homogene Verbrennung auszuführen. Als ein Ergebnis wird die Abgabeleistung des Verbrennungsmotors erhöht. Anders ausgedrückt wird das Kraftstoffeinspritzen während des Kompressionstaktes des Verbrennungsmotors für die aufgeladene Verbrennung ausgeführt, wohingegen das Kraftstoffeinspritzen während des Einlasstakts des Verbrennungsmotors für die homogene Verbrennung ausgeführt wird.
  • Eine Komponente eines Benzinkraftstoffs, der in einem (nicht dargestellten) im Fahrzeug vorgesehenen Kraftstofftank gespeichert wird, ist eine HC-Komponente hoher Klasse, dessen Kohlenstoffatomizität (Wertigkeit) gleich wie oder größer als 4 ist, wie beispielsweise C8H18 (Isooktan). Wie dies in 2 gezeigt ist, wird die minimale Zündenergie, die zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches erforderlich ist, geringer, wenn die Komponente des Kraftstoffs zu einer HC-Komponente niederer Klasse (niederklassig) wird, die eine geringere Kohlenstoffatomizität hat. Dies ist beispielsweise in der Veröffentlichung „Basis for combustion phenomenon” offenbart, die durch Ohmsha, Ltd. veröffentlicht worden ist. Das heißt die Zündfähigkeit (das Zündvermögen) wird höher, wenn die Kraftstoffkomponente in der niedrigeren Klasse ist.
  • Als Ergebnis davon, dass der vorstehend erläuterten Tatsache Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird eine Ventilschließsteuerung und auch eine Voreinspritzung für ein Kraftstoffreformieren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt, was nachstehend unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C erläutert ist. Das heißt die eingespritzte Kraftstoffkomponente wird zu dem niederklassigen HC in der Verbrennungskammer 22 während einer Zeitspanne von dem Kraftstoffeinspritzen bis zu dem Zünden des Kraftstoffs reformiert. In den 3A bis 3C bezeichnet jede vertikale Achse einen Anhebebetrag des Einlassventils 31 und des Auslassventils 32, wohingegen jede horizontale Achse den Zeitablauf darstellt.
  • Gemäß der vorstehend erläuterten Ventilschließsteuerung werden die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 so gesteuert, dass eine Unterlappungsperiode (Zeitspanne) „M” (siehe 3C) ausgebildet wird, in der sowohl das Einlassventil 31 als auch das Auslassventil 32 eine vorbestimmte Zeitspanne lang von dem Auslasstakt bis zu dem Einlasstakt geschlossen sind. Die Unterlappungsperiode „M” ist so definiert, dass sie den oberen Totpunkt im Einlasstakt (Einlass-TDC) umfasst. Anders ausgedrückt wird das Auslassventil 32 vor dem Einlass-TDC geschlossen, wohingegen das Einlassventil 31 nach dem Einlass-TDC (d. h. nach dem oberen Totpunkt im Einlasstakt) geöffnet wird. Es wird am ehesten bevorzugt, dass die Mitte der Unterlappungsperiode „M” annähernd beim Einlass-TDC festgelegt wird.
  • Gemäß der vorstehend erläuterten Voreinspritzung für die Kraftstoffreform wird ein Teil des Kraftstoffs, der für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, während der Unterlappungsperiode „M” eingespritzt, wie dies in 3C gezeigt ist. Es wird am ehesten bevorzugt, dass der Startpunkt der Voreinspritzung vor dem Einlass-TDC liegt und die Voreinspritzung an einem Punkt beginnt, der annähernd gleich dem Startpunkt der Unterlappungsperiode „M” ist. Der restliche Hauptanteil des Kraftstoffs, der für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, wird bei einer Haupteinspritzung eingespritzt, die während des Einlasstakts im Falle des homogenen Verbrennungsmodus ausgeführt wird, oder die während des Kompressionstakts im Falle des aufgeladenen Verbrennungsmodus ausgeführt wird, wie dies bereits erläutert worden ist.
  • Während der Unterlappungsperiode „M” wird die Verbrennungskammer 22 zu einer Atmosphäre mit hoher Temperatur, da das Abgas (internes EGR-Gas) in der Verbrennungskammer blockiert (eingefangen) ist. Außerdem wird das darin blockierte interne EGR-Gas in einer Periode von einem Startpunkt der Unterlappungsperiode „M” bis zu dem Einlass-TDC komprimiert. Daher wird die Atmosphäre (Umgebungsbereich) in der Verbrennungskammer 22 zu einer Atmosphäre mit hoher Temperatur in Abhängigkeit von dem Betriebszustand (beispielsweise ein Betriebszustand mit hoher Last und hoher Drehzahl) des Verbrennungsmotors 10, wobei die Temperatur höher als 600°C werden kann. Als ein Ergebnis wird der Kraftstoff, der während der Unterlapppungsperiode „M” voreingespritzt wird, der Atmosphäre mit hoher Temperatur ausgesetzt, so dass die HC-Komponente hoher Klasse, die in dem voreingespritzten Kraftstoff enthalten ist, thermisch zerlegt und zu der HC-Komponente niederer Klasse reformiert wird.
  • Wie dies vorstehend erläutert ist, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ventilschließsteuerung ausgeführt, um die Unterlappungsperiode „M” auszubilden, und das Voreinspritzen für die Kraftstoffreform wird während der Unterlappungsperiode „M” ausgeführt. Als ein Ergebnis wird der Kraftstoff zu der niederklassigen HC-Komponente in der Verbrennungskammer 22 während der Periode von dem Kraftstoffeinspritzen bis zu dem Kraftstoffzünden reformiert, und der Kraftstoff einer derartigen reformierten niederklassigen HC-Komponente (d. h. der Kraftstoff, dessen Zündfähigkeit verbessert worden ist) wird in dem folgenden Verbrennungstakt verbrannt. Es sollte hierbei jedoch beachtet werden, dass es einen Fall gibt, bei dem die Zunahme des Zündvermögens durch die Kraftstoffreform erwünscht ist, wohingegen es auch einen anderen Fall gibt, bei dem eine derartige Zunahme des Zündvermögens nicht erwünscht ist, wobei dies in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 der Fall ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffreformierung ausgeführt, um die Zündfähigkeit für den Betrieb des Verbrennungsmotors im aufgeladenen Verbrennungsmodus (dem mageren Verbrennungsmodus) zu erhöhen. Wenn ein Luftüberschussfaktor größer gestaltet wird, d. h. wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch magerer gestaltet wird, wird die Verbrennung unstabil. Demgemäß wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für den mageren Verbrennungsmodus auf einen begrenzten mageren Wert (magerer Grenzwert) festgelegt, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde, so dass der Pumpverlust vermindert wird. Wenn die Zündfähigkeit durch die Kraftstoffreform in einem derartigen mageren Verbrennungsmodus erhöht wird, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter zu einem noch mageren Wert gestaltet werden. Anders ausgedrückt kann ein Bereich für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der mageren Seite hin erweitert werden. Das Kraftstoffverbrauchsverhältnis kann dadurch verbessert werden als ein Ergebnis des Verringerns des Pumpverlusts.
  • Steuerprogramme für die vorstehend erwähnte Ventilschließsteuerung und das Voreinspritzen für die Kraftstoffreform, die durch die ECU 50 ausgeführt werden, sind nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 4 bis 7 gezeigten Flussdiagramme erläutert. 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für eine Steuerung des Verbrennungsmotors, die wiederholt durch die ECU 50 bei einem vorbestimmten Zyklus nach dem Einschalten eines Zündschalters ausgeführt wird.
  • Zunächst bestimmt die ECU 50 bei einem Schritt S10, ob Bedingungen erfüllt sind oder nicht, durch die die magere Verbrennung in dem geschichteten Verbrennungsmodus ermöglicht wird (d. h. die Bedingungen für eine magere Verbrennung). Als eines von Beispielen für die Bedingungen für die magere Verbrennung sollten sämtliche der folgenden drei Bedingungen (c-1) bis (c-3) oder zumindest eine der folgenden drei Bedingungen erfüllt sein. In dem Fall, bei dem die Bedingungen für die magere Verbrennung erfüllt sind, wird eine Marke „ex_lean” eingeschaltet. In dem Fall, bei dem die Bedingungen für die magere Verbrennung nicht erfüllt sind, wird die Marke „ex_lean” ausgeschaltet.
    • (c-1) Die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist niedriger als ein vorbestimmter Wert;
    • (c-2) Die Last des Verbrennungsmotors ist niedriger als ein vorbestimmter Wert; und
    • (c-3) Die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors ist höher als ein vorbestimmter Wert.
  • In dem Fall, bei dem die Temperatur in der Verbrennungskammer (d. h. die im Zylinder herrschende Temperatur) nicht bis oberhalb einer vorbestimmten Temperatur (beispielsweise 600°C, bei der das in ihr blockierte interne EGR-Gas reformiert werden kann) trotz des Umstandes nicht erhöht worden ist, dass die Ventilschließsteuerung und auch die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform ausgeführt worden sind, kann der voreingespritzte Kraftstoff nicht in ausreichender Weise reformiert werden. Demgemäß schätzt bei dem nächsten Schritt S20 (eine Zylindertemperaturabschätzeinrichtung) die ECU 50, ob die Temperatur in der Verbrennungskammer (die im Zylinder herrschende Temperatur) während der Unterlappungsperiode „M” höher als die vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 600°C) ist. Genauer gesagt schätzt die ECU 50 bei dem Schritt S20, dass die Zylindertemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen (c-4) bis (c-7) erfüllt ist:
    • (c-4) Die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist höher als ein vorbestimmter Wert (der höher als der vorbestimmte Wert für die vorstehend erläuterte Bedingung (c-1) ist);
    • (c-5) Die Last des Verbrennungsmotors ist höher als ein vorbestimmter Wert (der wiederum höher als der vorbestimmte Wert für die vorstehend erwähnte Bedingung (c-2) ist);
    • (c-6) Eine Zeitspanne, die einen vorbestimmten Wert überschritten hat seit der Verbrennungsmotor 10 seinen Betrieb gestartet hat; und
    • (c-7) Die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors ist höher als ein vorbestimmter Wert (der wiederum höher als der vorbestimmte Wert für die Bedingung (c-3) ist).
  • Darüber hinaus bestimmt die ECU 50 bei dem Schritt S20, ob eine Bedingung für die Kraftstoffreform erfüllt ist oder nicht, und zwar zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Bedingungen (c-4) bis (c-7). Anders ausgedrückt bestimmt die ECU 50, dass die Bedingung für die Kraftstoffreform erfüllt ist, wenn die beiden folgenden Bedingungen (c-8) und (c-9) (zusätzlich zu der einen Bedingung der Bedingungen (c-4) bis (c-7)) erfüllt sind:
    • (c-8) Die Ventilschließsteuerung kann ausgeführt werden; und
    • (c-9) Der Verbrennungsmotor 10 arbeitet im mageren Verbrennungsmodus.
  • Eine Marke für „ex_reform” wird eingeschaltet. In diesem Fall, bei dem sämtliche Bedingungen (c-4) bis (c-9) nicht erfüllt sind, wird die Marke für „ex_reform” ausgeschaltet.
  • Als eine konkretere Bedingung für die Bedingung (c-8) kann die ECU 50 bestimmen, ob die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 im betriebsfähigen Zustand sind. Als eine konkretere Bedingung für die Bedingung (c-9) kann die ECU 50 bestimmen, ob die Marke „ex_lean” bei dem Schritt S10 eingeschaltet ist.
  • Bei dem Schritt S30 berechnet die ECU 50 einen Sollwert (einen Sollphasenwinkel „evttrg_in”) für die Relativposition (die Phase) der VVT-Steuervorrichtung 33 für das Einlassventil 31, und darüber hinaus berechnet die ECU 50 einen Sollwert (einen Sollphasenwinkel „evttrg_ex”) für die Relativposition (die Phase) der VVT-Steuervorrichtung 34 für das Auslassventil 32. Diese Sollwerte „evttrg_in” und „evttrg_ex” können in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors korrigiert werden.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S30. Zunächst bestimmt die ECU 50 bei dem Schritt S301, ob die Marke „ex_lean”, die bei dem Schritt S10 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist. In dem Fall, in dem die Marke „ex_lean” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S301), bestimmt die ECU 50 bei dem nächsten Schritt S302, ob jeder der Istphasenwinkel (aktuellen Phasenwinkel) die jeweiligen Sollphasenwinkel erreicht hat, die in dem vorherigen Zyklus des Prozesses von 5 berechnet wurden. Anders ausgedrückt bestimmt die ECU 50, ob jeweilige Unterschiede zwischen jedem „evttrg (vorheriger Zyklus)” der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” für die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 und jeder der Istphasenwinkel geringer als ein vorbestimmter Wert sind. Außerdem bestimmt die ECU 50, ob die Marke „ex_reform”, die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist.
  • In dem Fall, in dem die ECU 50 bestimmt, dass ein Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg” (vorheriger Zyklus) und dem Istphasenwinkel (aktuellem Phasenwinkel) geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „Istphasenwinkel”| < „vorbestimmter Wert”), und die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S302), geht der Prozess daraufhin zu dem Schritt S303 weiter. Die ECU 50 berechnet bei dem Schritt S303 die Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” jeweils auf der Grundlage einer Tabelle „EVTMAP-1” für die Einlassluft und einer Tabelle „EVTEXMAP-1” für das Abgas, die für den Betrieb im mageren Verbrennungsmodus und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung verwendet werden. In den Tabellen „EVTMAP-1” und „EVTEXMAP-1” sind die Phasenwinkel in Bezug auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei jene Phasenwinkel zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind. Die Phasenwinkel, die in den Tabellen „EVTMAP-1” und „EVTEXMAP-1” für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung gespeichert worden sind, sind so festgelegt, dass das Auslassventil 32 vor dem Einlass-TDC (oberer Totpunkt im Einlasstakt) geschlossen ist und das Einlassventil 31 nach dem Einlass-TDC offen ist.
  • Andererseits geht der Prozess zu dem Schritt S304 weiter, wenn die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg” (vorheriger Zyklus) und dem Istphasenwinkel nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „Istphasenwinkel”| ≥ „vorbestimmter Wert”) oder die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S302). Bei dem Schritt S304 berechnet die ECU 50 die Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” jeweils auf der Grundlage einer Tabelle „EVTMAP-2” für die Einlassluft und einer Tabelle „EVTEXMAP-2” für das Abgas, die für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ohne Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet werden.
  • Wenn die Marke „ex_lean” ausgeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S301), geht der Prozess zu dem Schritt S305 weiter, bei dem die ECU 50 die Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” jeweils auf der Grundlage einer Tabelle „EVTMAP-3” für die Einlassluft und einer Tabelle „EVTEXMAP-3” für das Abgas berechnet, die für den Betrieb des stöichometrischen Verbrennungsmodus verwendet werden.
  • In den Tabellen „EVTMAP-2”, „EVTEXMAP-2”, „EVTMAP-3” und „EVTEXMAP-3” werden die Phasenwinkel in gleicher Weise in Bezug auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei jene Phasenwinkel zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Die Sollphasenwinkel, die in jedem der vorstehend erwähnten Schritte S303, S304 und S305 berechnet werden, werden als „evttrg_in” und „evttrg_ex” bei dem Schritt S306 gespeichert, um diese so zu erneuern.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 4 berechnet die ECU 50 bei dem Schritt S40 ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis „etrgAF” (ein Soll-A/F).
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S40. Zunächst bestimmt die ECU 50 bei dem Schritt S401, ob die Marke „ex_lean”, die bei dem Schritt S10 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist. In dem Fall, bei dem die Marke „ex_lean” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S401), bestimmt die ECU 50 bei dem nächsten Schritt S402, ob jeweilige Unterschiede zwischen jedem „evttrg (vorheriger Zyklus)” der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” für die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 und jedem der Istphasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert sind, und ob die Marke „ex_reform”, die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist.
  • In dem Fall, in dem die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem Istphasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel (Istphasenwinkel)”| < „vorbestimmter Wert”), und die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S402), geht der Prozess daraufhin zu dem Schritt S403 weiter. Die ECU 50 berechnet bei dem Schritt S403 das Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis „etrgAF” auf der Grundlage einer Tabelle „EAFMAP-1”, die für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus mit der Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung verwendet wird. In der Tabelle „EAFMAP-1” sind die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse im Hinblick auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei diese Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Wenn andererseits die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem Istphasenwinkel nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| ≥ „vorbestimmter Wert”) oder die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S402), geht der Prozess zu dem Schritt S404 weiter. Bei dem Schritt S404 berechnet die ECU 50 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis „etrgAF” auf der Grundlage einer Tabelle „EAFMAP-2”, die für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ohne Voreinspritzen für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • Wenn die Marke „ex_lean” ausgeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S401), geht der Prozess zu dem Schritt S405 weiter, bei dem die ECU 50 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis „etrgAF” auf der Grundlage einer Tabelle „EAFMAP-3” berechnet, das für den Betrieb des stöchiometrischen Verbrennungsmodus verwendet wird.
  • In den Tabellen „EAFMAP-2” und „EAFMAP-3” sind die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in gleicher Weise in Bezug auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei diese Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das in irgendeinem der vorstehend erwähnten Schritte S403, S404 und S405 berechnet worden ist, wird jeweils als „etrgAF” gespeichert. Diese gespeicherten Werte können in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors korrigiert werden.
  • Beim Vergleich der Tabelle „EAFMAP-1”, die bei dem Schritt S403 für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus mit der Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, mit der Tabelle „EAFMAP-2”, die bei dem Schritt S404 für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Tabelle „EAFMAP-1” im Allgemeinen bei einem magereren Wert als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an den gleichen Tabellenpunkt (d. h. ein Punkt bei der gleichen Drehzahl des Verbrennungsmotors und der gleichen Last) der Tabelle „EAFMAP-2” festgelegt. An einigen Tabellenpunkten werden jedoch die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zwischen der Tabelle „EAFMAP-1” und der Tabelle „EAFMAP-2” zueinander gleich festgelegt.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 4 berechnet die ECU 50 bei dem Schritt S50 eine Sollkraftstoffeinspritzmenge für jeden Verbrennungszyklus. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 die Sollkraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Tabelle gemäß einem Wert, der sich auf die Last des Verbrennungsmotors bezieht, wie beispielsweise die Einlassluftmenge, die durch den Luftströmungsmesser 12 erfasst wird, oder den Gaspedalniederdrückbetrag, der durch den Gaspedalsensor 47 erfasst wird, und gemäß der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Die Sollkraftstoffeinspritzmenge kann in Abhängigkeit von der Temperatur des Verbrennungsmotorkühlwassers korrigiert werden. Außerdem wird die Sollkraftstoffeinspritzmenge in einer Rückführweise gesteuert (geregelt), wobei die Sollkraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von einer Variation zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis „etrgAF”, das bei dem Schritt S40 berechnet wird, und einem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den A/F-Sensor 39 erfasst wird, in einer derartigen Weise korrigiert, dass die Variation geringer werden kann.
  • Bei dem Schritt S60 berechnet die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzzeit. 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S60. Zunächst bestimmt die ECU 50 bei dem Schritt S601, ob die Marke „ex_lean”, die bei dem Schritt S10 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist. In dem Fall, bei dem die Marke „ex_lean” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S601), bestimmt die ECU 50 bei dem nächsten Schritt S602, ob jeweilige Differenzen zwischen jeweils „evttrg (vorheriger Zyklus)” der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” für die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 und jedem der Istphasenwinkel (tatsächliche Phasenwinkel) geringer als der vorbestimmte Wert sind, und ob die Marke „ex_reform”, die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist.
  • In dem Fall, bei dem die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| < „vorbestimmter Wert”) und die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S602), geht der Prozess zu dem Schritt S603 weiter (d. h. eine Voreinspritzungssteuereinrichtung). Die ECU 50 berechnet bei dem Schritt S603 eine Kraftstoffeinspritzzeit „einjtim” auf der Grundlage einer Tabelle „EINJTIMMAP-1”, die für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus mit Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird. In der Tabelle „EINJTIMMAP-1” sind Muster für die Kraftstoffeinspritzzeiten in Hinblick auf die Drehzahl und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei diese Muster für die Kraftstoffeinspritzzeiten zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Wenn andererseits die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| ≥ „vorbestimmter Wert”) oder die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S602), geht der Prozess zu dem Schritt S604 weiter. Bei dem Schritt S604 berechnet die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzzeit „einjtim” auf der Grundlage einer Tabelle „EINJTIMMAP-2”, die für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • Wenn die Marke „ex_lean” ausgeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S601), geht der Prozess zu dem Schritt S605 weiter, bei dem die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzzeit „einjtim” auf der Grundlage einer Tabelle „EINJTIMMAP-3” berechnet, die für den Betrieb des stöchiometrischen Verbrennungsmodus verwendet wird.
  • In den Tabellen „EINJTIMMAP-2” und „EINJTIMMAP-3” sind die Muster für die Kraftstoffeinspritzzeiten in gleicher Weise in Hinblick auf die Drehzahl und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei diese Muster für die Kraftstoffeinspritzzeiten zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Die Kraftstoffeinspritzzeit, die in jedem der vorstehend erwähnten Schritte S603, S604 und S605 berechnet wird, wird als „einjtim” gespeichert, um selbige zu erneuern. Diese gespeicherten Werte können in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers im Verbrennungsmotor korrigiert werden.
  • Gemäß der Tabelle „EINJTIMMAP-1”, die für den Schritt S603 verwendet wird, wird die bei dem Schritt S50 berechnete Kraftstoffeinspritzmenge in die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform und die Haupteinspritzung geteilt. Die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform wird während der Unterlappungsperiode ausgeführt, die die Zeiten von dem Auslasstakt bis zu dem Einlasstakt abdeckt und den Einlass-TDT (oberer Totpunkt im Einlasstakt) umfasst. Genauer gesagt wird die Voreinspritzung zumindest während des Auslasstakts ausgeführt, der vor dem Einlass-TDT (Einlass-OT) ist. Die Haupteinspritzung, die nach der Voreinspritzung ausgeführt wird, wird bei der Zeit (zeitlichen Abstimmung) ausgeführt, die für den mageren Verbrennungsmodus geeignet ist, d. h. während des Kompressionstaktes. Alternativ kann die Haupteinspritzung in einer geteilten Art und Weise in Abhängigkeit von der Bedingung im Verbrennungsmotor ausgeführt werden, d. h. während des Kompressionstaktes und des Einlasstaktes.
  • Gemäß der für den Schritt S604 verwendeten Tabelle „EINJTIMMAP-2” wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform nicht ausgeführt, so dass die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Schritt S50 berechnet wird, durch die Haupteinspritzung eingespritzt wird. Gemäß der Tabelle „EINJTIMMAP-2”, die für den Schritt S604 verwendet wird, wird die Haupteinspritzung bei einer derartigen Zeit (zeitliche Abstimmung) ausgeführt, die für den mageren Verbrennungsmodus (ohne die Voreinspritzung) geeignet ist, d. h. einmal während des Kompressionstaktes oder mehr als zweimal während des Kompressionstaktes in der geteilten Art und Weise. Anders ausgedrückt wird der Kraftstoff zumindest einmal während des Kompressionstaktes als Haupteinspritzung eingespritzt.
  • Gemäß der für den Schritt S605 verwendeten Tabelle „EINJTIMMAP-3” wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform ebenfalls nicht ausgeführt, so dass die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Schritt S50 berechnet wird, in gleicher Weise durch die Haupteinspritzung eingespritzt wird. Gemäß der für den Schritt S605 verwendeten Tabelle „EINJTIMMAP-3” wird die Haupteinspritzung bei einer derartigen zeitlichen Abstimmung ausgeführt, die für den stöchiometrischen Verbrennungsmodus geeignet ist, d. h. einmal während des Einlasstaktes, mehr als zweimal während des Einlasstaktes in der geteilten Art und Weise, jeweils einmal während des Einlasstaktes und des Kompressionstaktes, oder einmal während des Kompressionstaktes und so weiter.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 4 berechnet bei dem Schritt S70 die ECU 50 die Zündzeit für die Zündkerze 36, den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 und den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 46 in Übereinstimmung mit der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Genauer gesagt werden Anwendungswerte in Hinblick auf die Last und die Drehzahl des Verbrennungsmotors zuvor durch Versuche erhalten, und diese Anwendungswerte werden in Tabellen gespeichert. Dann werden die Zündzeit, der Drosselventilöffnungsgrad und der EGR-Ventilöffnungsgrad auf der Grundlage der Tabellen berechnet. Gemäß den Tabellen wird die Zündzeit weiter zum Voreilen gebracht, wird die Drosselventilöffnung größer gestaltet und wird die EGR-Ventilöffnung kleiner gestaltet, wenn die Last und die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher werden. Es muss nicht gesagt werden, dass ein Funkenzündbetrieb während der Unterlappungsperiode „M” nicht ausgeführt wird.
  • Bei dem Schritt S100 treibt die ECU 50 die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34, die Einspritzeinrichtung 21, die Zündkerze 36, das Drosselventil 14, das EGR-Ventil 46 und andere Aktuatoren gemäß den Werten an, die bei den Schritten S50, S60 und S70 berechnet werden.
  • Gemäß dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel erzielt die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile.
    • (A-1) Die Unterlappungsperiode „M”, die die vorbestimmte Periode (Zeitspanne) aufweist, wird in dem Auslasstakt und dem Einlasstakt ausgebildet, in denen jeweils das Einlassventil 31 und das Auslassventil 32 durch die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 geschlossen sind, und während denen der Teil des Kraftstoffs, der für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, eingespritzt wird (d. h. für die Kraftstoffreform voreingespritzt wird). Als ein Ergebnis kann die Atmosphäre der Verbrennungskammer 22 zu der Atmosphäre mit hoher Temperatur während der Unterlappungsperiode „M” geändert werden, damit der voreingespritzte Kraftstoff einer derartigen Atmosphäre mit hoher Temperatur ausgesetzt wird, um zu der Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse reformiert zu werden. D. h. der voreingespritzte Kraftstoff kann zu der Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse reformiert werden, bevor der Kraftstoff gezündet wird, der durch die Haupteinspritzung eingespritzt wird.
  • Der vorstehend erläuterte Vorteil (A-1) ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 8A und 8B detaillierter erläutert. Die 8A und 8B zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden sind, wobei die jeweiligen graphischen Darstellungen die Dichte einer Kohlenwasserstoffkomponente des voreingespritzten Kraftstoffes vor und nach der Kraftstoffreformierreaktion zeigen. Gemäß den Versuchsergebnissen (siehe 8A) wird bestätigt, dass die Dichte von C8H18 (Isooktan, das eine Kohlenwasserstoffkomponente hoher Klasse ist) durch die Reform abgenommen hat, wenn die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform ausgeführt werden. Es wird darüber hinaus bestätigt, wie dies in 8B dargestellt ist, dass die Dichten von C2H4 (Ethylen), C3H6 (Propylen), CH4 (Methan) und C2H6 (Ethan), die Kohlenwasserstoffkomponenten niederer Klasse sind, durch die Kraftstoffreform erhöht worden sind.
    • (A-2) Die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform werden ausgeführt, wenn der Verbrennungsmotor in dem mageren Verbrennungsmodus betrieben wird. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die magere Grenze festgelegt wird, bei der die Verbrennung nicht unstabil wird, kann die magere Grenze weiter zu der mageren Seite hin festgelegt werden, da die Zündfähigkeit durch die Kraftstoffreform verbessert wird und die Verbrennung dadurch stabiler wird. Demgemäß kann die Magergrenze (magerer Bereich) erweitert werden (expandiert werden). Der Pumpverlust wird dadurch verringert, um das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu verbessern.
  • Der vorstehend erläuterte Vorteil (A-2) ist nachstehend unter Bezugnahme auf 9 detaillierter erläutert. 9 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden sind, wobei ein Variationskoeffizient (COV) für die Verbrennung erfasst wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die jeweiligen Fälle der 3A bis 3C geändert wird. Der COV ist ein Koeffizient, der den Grad des Verbrennungszustandes zeigt und der von einem Fehlzündungsvorgang (d. h. der schlechteste Verbrennungszustand = unstabilster Zustand) bis zu einer vollständigen Verbrennung (d. h. der beste Verbrennungszustand = die stabilste Verbrennung) variiert. Daher gilt, wenn der COV kleiner wird, wird die Verbrennung stabiler.
  • 3A zeigt den Fall, bei dem die Unterlappungsperiode „M” nicht ausgebildet ist, aber eine Überlappungsperiode ausgebildet ist. Zu diesem Zweck werden die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 bei dem Schritt S305 auf der Grundlage der Tabelle „EVTMAP-3” für die Einlassluft und der Tabelle „EVTEXMAP-3” für das Abgas, die für den Betrieb des stöchiometrischen Verbrennungsmodus verwendet werden, in einer derartigen Weise gesteuert, dass sowohl das Einlassventil 31 als auch das Auslassventil 32 bei der gleichen Zeit während der Überlappungsperiode geöffnet werden. Außerdem wird bei dem Schritt S605 die Kraftstoffhaupteinspritzung auf der Grundlage der Tabelle „EINJTIMMAP-3” ausgeführt, die in gleicher Weise für den Betrieb des stöchiometrischen Verbrennungsmodus verwendet wird. Anders ausgedrückt wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform nicht ausgeführt.
  • 3B zeigt den Fall, bei dem die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 bei dem Schritt S304 so gesteuert werden, dass die Unterlappungsperiode „M” ausgebildet wird, und die Haupteinspritzung wird bei dem Schritt S604 ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform auf der Grundlage der Tabelle „EINJTIMMAP-2” für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ausgeführt.
  • 3C zeigt den Fall, bei dem die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 bei dem Schritt S303 so gesteuert werden, dass die Unterlappungsperiode „M” ausgebildet wird, und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform wird bei dem Schritt S603 auf der Grundlage der Tabelle „EINJTIMMAP-1” für den Betrieb des mageren Verbrennungsmodus ausgeführt.
  • Die Versuchsergebnisse für den Fall von 3A sind durch einen Kreis in 9 dargestellt, die Versuchsergebnisse für den Fall von 3B sind durch eine gestrichelte Linie in 9 dargestellt und die Versuchsergebnisse für den Fall von 3C sind durch eine durchgehende Linie in 9 gezeigt. Wie dies aus 9 verständlich ist, wird bestätigt, dass die Werte für COV in dem Fall von 3C abnehmen, bei dem die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform ausgeführt wird. Wenn ein Grenzwert für den Limitwert von COV, bei dem die Verbrennung unstabil werden würde, auf „TH” festgelegt wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das den Grenzwert „TH” erreicht, von 15,5 im Fall von 3B (ohne die Voreinspritzung) auf 17,5 in dem Fall von 3C (mit der Voreinspritzung) erhöht.
    • (A-3) Bei dem Schritt S20 schätzt die ECU 50, ob die Zylindertemperatur während der Unterlappungsperiode „M” höher als die vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 600°C) ist. Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Zylindertemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wenn nämlich zumindest eine der Bedingungen (c-4) bis (c-7) erfüllt ist, wird die Ventilschließsteuerung ausgeführt, um die Unterlappungsperiode „M” auszubilden, und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform wird ausgeführt. Als ein Ergebnis kann die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung vermieden werden, wenn der eingespritzte Kraftstoff nicht der außerordentlich hohen Atmosphäre ausgesetzt werden kann.
    • (A-4) Zusätzlich zu den Bedingungen (c-4) bis (c-7) werden, wenn die ECU 50 bei dem Schritt S20 bestimmt, dass die Bedingung (c-8), d. h. dass die Ventilschließsteuerung ausgeführt werden kann (beispielsweise sind keinerlei anormalen Bedingungen in der VVT-Steuervorrichtung 33 und der VVT-Steuervorrichtung 34 vorhanden), die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt. Demgemäß kann die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform in einem derartigen Fall vermieden werden, bei dem die Unterlappungsperiode „M” nicht ausgebildet werden kann.
    • (A-5) In dem Fall, bei dem der tatsächliche Phasenwinkel in großem Maße von dem Sollphasenwinkel „evttrg” versetzt ist und wenn die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 so angetrieben werden, dass die Ventilschließsteuerung ausgeführt wird, kann die Unterlappungsperiode „M” nicht sofort ausgebildet werden. Als ein Ergebnis kann es möglich sein, dass die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform sogar in dem Fall ausgeführt wird, bei dem die Unterlappungsperiode „M” nicht als eine ausreichend lange Periode (eine erwünschte Zeitspanne) ausgebildet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt jedoch bei den Schritten S302, S402 oder S602 die ECU 50, ob die Bedingung (|”Sollphasenwinkel (= Evttrg (vorheriger Zyklus))” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| < „vorbestimmter Wert”) erfüllt ist oder nicht. Nur dann, wenn die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt ist, werden die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt. Dadurch kann die ungeeignete (ungünstige) Voreinspritzung vermieden werden.
    • (A-6) Der Ausgangspunkt (Startpunkt) der Voreinspritzung ist bei einem derartigen Zeitpunkt in dem Auslasstakt während der Unterlappungsperiode „M” festgelegt. Dies bedeutet, dass eine ausreichend lange Zeitspanne für den voreingespritzten Kraftstoff vorhanden ist, in der er der Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, so dass die Zuverlässigkeit für den Reformvorgang verbessert ist.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform bei dem Verbrennungsmotor angewendet, der in dem mageren Verbrennungsmodus betrieben werden kann, so dass der Bereich für die Magerverbrennungsgrenze erweitert wird. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform bei einem derartigen Verbrennungsmotor angewendet, der mit EGR-Betrieb betreibbar ist, bei dem ein Teil des Abgases zu der Einlassluft rezirkuliert, so dass der Bereich für die EGR-Grenze erweitert wird, wie dies nachstehend erläutert ist.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nimmt, wenn die EGR-Menge durch Einstellen des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 46 gesteuert wird, die EGR-Menge in dem Bereich mit hoher Drehzahl und hoher Last der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 10 ab, um ein hohes Abgabemoment des Verbrennungsmotors 10 beizubehalten.
  • Andererseits nimmt in dem Bereich mit niederer Drehzahl und niedriger Last des Verbrennungsmotorbetriebszustandes die EGR-Menge bis zu einem unteren Grenzwert ab, bei dem die Verbrennung nicht unstabil werden würde, um die Emission von schädlichem Abgas zu verringern.
  • Wenn die EGR-Menge in dem Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Last erhöht wird, würde die Verbrennung noch stärker unstabil werden. Daher wird in dem Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Last die EGR-Menge bis zu dem Grenzwert erhöht, bei dem die Verbrennung nicht unstabil wird, um die Verringerung an Emission von schädlichem Abgas zu erzielen.
  • Wenn die Zündfähigkeit durch die Kraftstoffreform in dem Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Last erhöht wird, kann die EGR-Menge weiter erhöht werden. D. h. die EGR-Mengengrenze kann erweitert werden und die Emission an schädlichem Abgas kann demgemäß verbessert werden.
  • Steuerprogramme für die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform, die durch die ECU 50 ausgeführt werden, sind nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 10 bis 13 gezeigten Flussdiagramme erläutert. 10 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für die Steuerung des Verbrennungsmotors, die durch die ECU 50 bei einem vorbestimmten Zyklus wiederholt ausgeführt wird, nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist.
  • In der nachstehend dargelegten Erläuterung sind verschiedene Punkte der 4 bis 7 hauptsächlich erläutert. Die gleichen Bezugszeichen gelten in dem zweiten Ausführungsbeispiel für die gleichen oder gleichwertigen Abschnitte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und deren Erläuterung unterbleibt. Der Aufbau der Hardware des Verbrennungsmotorsteuersystems des zweiten Ausführungsbeispiels ist der gleiche wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem Flussdiagramm von 10 werden die Prozesse der Schritte S75 und S80 in der nachstehend erläuterten Weise nach den Schritten S20, S30, S50 und S60 ausgeführt, die die gleichen wie die jeweiligen Schritte von 4 sind, und der Schritt S100, der ebenfalls der gleiche wie in 4 ist, wird danach ausgeführt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Schritt S10 von 4 (d. h. die Bestimmung, ob die Bedingungen für die magere Verbrennung in dem geschichteten Verbrennungsmodus erfüllt sind oder nicht) weggelassen.
  • Gemäß einem Prozess einer Nebenroutine des Schrittes S30, der in 11 gezeigt ist (der dem Prozess von 5 entspricht) sind die Schritte S301 und S305 aus 5 als Folge des Weglassens des Schrittes S10 ebenfalls weggelassen worden. Gemäß einem Prozess einer Nebenroutine des Schrittes S60, der in 12 gezeigt ist (der dem Prozess von 7 entspricht), sind die Schritte S601 und S605 aus 7 in gleicher Weise als Folge des Weglassens des Schrittes S10 weggelassen worden.
  • Bei dem Schritt S75 von 10 berechnet die ECU 50 die Zündzeit für die Zündkerze 36 und den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 gemäß der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors in gleicher Weise wie bei dem Schritt S70 von 4. Die ECU 50 berechnet in unabhängiger Weise die EGR-Menge (den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 46) bei dem nächsten Schritt S80.
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S80. Zunächst bestimmt die ECU 50 bei dem Schritt S801, ob jeweilige Differenzen zwischen jeweils „evttr (vorheriger Zyklus)” der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” für die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 und jedem der tatsächlichen Phasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert sind, und ob die Marke „ex_reform”, die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist.
  • In dem Fall, bei dem die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| < „vorbestimmter Wert”), und die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S801), geht der Prozess zu dem Schritt S802 weiter. Die ECU 50 berechnet bei dem Schritt S802 eine Soll-EGR-Menge auf der Grundlage einer Tabelle „EEGRMAP-1”, die für den Betrieb der Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • Wenn andererseits die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| ≥ „vorbestimmter Wert”) oder die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S801), geht der Prozess zu dem Schritt S803 weiter. Dann berechnet die ECU 50 bei dem Schritt S803 eine Soll-EGR-Menge auf der Grundlage einer Tabelle „EEGRMAP-2”, die für den normalen Betrieb ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • In den Tabellen „EEGRMAP-1” und „EEGRMAP-2” sind die EGR-Mengen in Bezug auf die Drehzahl und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei jene EGR-Mengen zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Die Soll-EGR-Mengen, die in jedem der vorstehend erwähnten Schritte S802 oder S803 berechnet werden, werden als „eegrtrg” bei dem Schritt S804 so gespeichert, dass diese erneuert werden. Derartige gespeicherte Mengen können in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors korrigiert werden.
  • Beim Vergleich der Tabelle „EEGRMAP-1”, die bei dem Schritt S802 für den Betrieb der Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, mit der Tabelle „EEGRMAP-2”, die bei dem Schritt S803 für den normalen Betrieb ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, wird die EGR-Menge in der Tabelle „EEGRMAP-1” im Allgemeinen auf einen größeren Wert als die EGR-Menge an dem gleichen Tabellenpunkt (d. h. ein Punkt bei der gleichen Drehzahl und der gleichen Last des Verbrennungsmotors) der Tabelle „EEGRMAP-2” festgelegt. An einigen Tabellenpunkten werden jedoch die EGR-Mengen zwischen der Tabelle „EEGRMAP-1” und der Tabelle „EEGRMAP-2” zueinander gleich festgelegt. Der Betrieb des Verbrennungsmotors in dem Tabellenbereich von „EEGRAMP-1” und „EEGRMAP-2”, bei dem die EGR-Menge nicht null ist, entspricht dem Betrieb des Verbrennungsmotors im EGR-Modus.
  • Wie dies vorstehend erläutert ist, wird, wenn die Soll-EGR-Menge auf der Grundlage der Tabelle „EEGRMAP-1” für die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform berechnet wird, die EGR-Menge auf die EGR-Grenzmenge erhöht, bei der die Verbrennung nicht unstabil wird, und die Zündfähigkeit wird durch die Kraftstoffreform verbessert, um die Verbrennungsstabilität zu erhöhen. Demgemäß kann die EGR-Menge weiter erhöht werden. Anders ausgedrückt kann die EGR-Mengen-Grenze erweitert werden, und die Emission an schädlichem Abgas kann demgemäß verbessert werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung bei dem Verbrennungsmotor angewendet, der in dem mageren Verbrennungsmodus betrieben werden kann, so dass der Bereich für den mageren Verbrennungsgrenzwert erweitert wird. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform bei einem derartigen Verbrennungsmotor angewendet, bei dem die Zündzeit verzögert ist, um einen Aufwärmvorgang für einen Katalysator auszuführen, so dass der Bereich zum Verzögern der Zündzeit (d. h. eine Zündzeitverzögerungsgrenze) erweitert wird, wie dies nachstehend erläutert ist.
  • Die Katalysatoren 37 und 38 können nicht in ausreichender Weise ihre Funktion zum Reinigen des Abgases ausführen, wenn ihre Temperatur nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur wird. Beim Starten des Verbrennungsmotors 10 in einem kalten Zustand befindet sich die Temperatur der Katalysatoren 37 und 38 nicht bei einer derartigen vorbestimmten Temperatur, und daher ist es erforderlich, die Katalysatoren 37 und 38 aufzuwärmen, um schnell ihre Temperatur zu erhöhen.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Abgases erhöht, indem die Zündzeit stärker als für den normalen Betrieb verzögert wird, so dass der Aufwärmvorgang für die Katalysatoren erleichtert wird. Jedoch kann in dem Fall, bei dem die Zündzeit außerordentlich stark verzögert wird, eine optimale Verbrennung in der Verbrennungskammer 22 nicht erreicht werden, was eine unstabile Verbrennung bewirken würde, die zu einer ungünstigen Situation führt, wie beispielsweise eine Zunahme der Schwankung der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher die Zündfähigkeit durch die Kraftstoffreform verbessert, wenn der Aufwärmvorgang für die Katalysatoren ausgeführt wird, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern. Anders ausgedrückt kann die Zündzeit weiter verzögert werden, um den Aufwärmvorgang der Katalysatoren zu erleichtern, d. h. die Zündzeitverzögerungsgrenze (der Bereich) kann erweitert werden, um dadurch die Emission an schädlichem Abgas zu vermindern.
  • Steuerprogramme für die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform, die durch die ECU 50 ausgeführt werden, sind nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 14 und 15 gezeigten Flussdiagramme erläutert. 14 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für die Verbrennungsmotorsteuerung, die wiederholt durch die ECU 50 bei einem vorbestimmten Zyklus, nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist, ausgeführt wird, bis die Temperatur der Katalysatoren eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Der Betrieb des Verbrennungsmotors, der zum Aufwärmen der Katalysatoren ausgeführt wird, entspricht dem Betrieb des Verbrennungsmotors im Katalysatoraufwärmmodus.
  • In der nachstehend dargelegten Erläuterung sind hauptsächlich die gegenüber 10 unterschiedlichen Punkte erläutert. Die gleichen Bezugszeichen sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel für die gleichen oder äquivalenten Abschnitte wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel angewendet, und deren Erläuterung unterbleibt. Eine Hardwarestruktur des Verbrennungsmotorsteuersystems beim dritten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
  • In dem Prozess von 14, der dann ausgeführt wird, wenn der Katalysator noch nicht aufgewärmt worden ist, werden die Prozesse der Schritte S76 und S90 in der nachstehend erläuterten Weise nach den Schritten S20, S30, S50 und S60 ausgeführt, die die gleichen wie die Schritte von 10 sind. Der Schritt S100, der ebenfalls der gleiche wie in 10 ist, wird danach ausgeführt.
  • Bei dem Schritt S76 von 14 berechnet die ECU 50 den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 und die EGR-Menge gemäß der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors in der gleichen Weise wie bei dem Schritt S70 von 4. Die ECU 50 berechnet in unabhängiger Weise die Zündzeit für die Zündkerze 36 bei dem nächsten Schritt S90.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S90. Zunächst bestimmt bei dem Schritt S901 die ECU 50, ob die Marke „ex_reform” (die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist) eingeschaltet ist. In dem Fall, bei dem die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S901), geht der Prozess zu dem Schritt S902 weiter, bei dem die ECU 50 eine Sollzündzeit auf der Grundlage einer Tabelle „ESAMAP-1” berechnet, die für den Betrieb der Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • Wenn andererseits die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S901), geht der Prozess zu dem Schritt S903 weiter, bei dem die ECU 50 eine Sollzündzeit auf der Grundlage einer Tabelle „ESAMAP-2” berechnet, die für den Betrieb ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird.
  • In den Tabellen „ESAMAP-1” und „ESAMAP-2” werden die Zündzeiten in Bezug auf die Drehzahl und die Last des Verbrennungsmotors gespeichert, wobei jene Zündzeiten zuvor auf der Grundlage von Versuchen optimiert worden sind.
  • Die Sollzündzeiten, die in jedem der vorstehend erwähnten Schritte S902 oder S903 berechnet wurden, werden als „etrgsa” bei dem Schritt S904 so gespeichert, dass sie erneuert werden. Derartige gespeicherte Werte können in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors korrigiert werden.
  • Beim Vergleich der Tabelle „ESAMAP-1”, die bei dem Schritt S902 für den Betrieb der Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, mit der Tabelle „ESAMAP-2”, die für den Schritt S903 für den normalen Betrieb ohne die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform verwendet wird, wird die Zündzeit in der Tabelle „ESAMAP-1” im Allgemeinen bei einer stärker verzögerten Seite als die Zündzeit an dem gleichen Tabellenpunkt (d. h. ein Punkt bei der gleichen Drehzahl und der gleichen Last des Verbrennungsmotors) der Tabelle „ESAMAP-2” festgelegt. An einigen der Tabellenpunkte sind jedoch die Zündzeiten zwischen der Tabelle „ESAMAP-1” und der Tabelle „ESAMAP-2” zueinander gleich.
  • Wie dies vorstehend erläutert ist, wird, wenn die Sollzündzeit auf der Grundlage der Tabelle „ESAMAP-1” für die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform berechnet wird, die Zündzeit zu der Zündzeitverzögerungsgrenze verzögert, bei der die Verbrennung nicht unstabil wird, und die Zündfähigkeit wird durch die Kraftstoffreform verbessert, um die Verbrennungsstabilität zu erhöhen. Demgemäß kann die Zündzeit weiter verzögert werden (weiter nacheilen). Anders ausgedrückt kann die Zündzeitverzögerungsgrenze (der Bereich) erweitert werden, kann der Aufwärmvorgang für die Katalysatoren erleichtert werden und kann die Emission an schädlichen Abgasen demgemäß günstiger gestaltet werden.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel hat die ECU 50 für das Verbrennungsmotorsteuersystem eine Ionenstromerfassungsschaltung 51, die durch eine Strichpunktlinie mit einem langen und einem kurzen Strich in 1 dargestellt ist und die dem Erfassen einer Ionenmenge dient, die in der Verbrennungskammer 22 erzeugt wird. Die Ionenstromerfassungsschaltung 51 wird auch als eine Ionenstromerfassungseinrichtung oder Reformatmengenerfassungseinrichtung (Erfassen der Reformatmenge) bezeichnet. Die Ionenstromerfassungsschaltung 51 ist eine Schaltung zum Erfassen eines Ionenstroms, der von einer mittleren Elektrode zu einer Erdungselektrode der Zündkerze 36 in Abhängigkeit von der Verbrennung in der Verbrennungskammer strömt.
  • Gemäß den Ergebnissen von Versuchen, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden sind und die in 16 gezeigt sind, wird ein Ion in der Verbrennungskammer 22 gemäß einer Reformreaktion des voreingespritzten Kraftstoffs erzeugt, und die Menge an erzeugten Ionen wird größer, wenn die Menge an reformiertem Kraftstoff (d. h. eine Reformatmenge oder reformierte Menge) zunimmt. Gemäß den vorstehend erwähnten Versuchen wird die Ionenmenge, die in Abhängigkeit von der Reformreaktion erzeugt wird, durch die Anwendung der Ionenerfassungsschaltung 51 erfasst. Gemäß Ergebnissen anderer Versuche (diese Ergebnisse sind nicht dargestellt), die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden, wird die reformierte Menge (Reformatmenge) während der Unterlappungsperiode „M” (d. h. eine Kurbelwinkelperiode von ungefähr 340° Kurbelwinkel bis 380° Kurbelwinkel in 16) in einer Größenordnung einer durchgehenden Linie, einer gepunkteten Linie und einer Strichpunktlinie (langer Strich – kurzer Strich) in 16 erhöht. Die Ionenstrommenge erhöht sich in gleicher Weise in dieser Reihenfolge.
  • Es war den Erfindern der vorliegenden Erfindung bekannt, dass es eine Beziehung zwischen der reformierten Menge und der Sauerstoffmenge gibt, die im Abgas enthalten ist, das ein Verbrennungsgas des Kraftstoffs für die Reform ist. Gemäß den vorliegenden Versuchen wurde die reformierte Menge auf der Grundlage der erfassten Sauerstoffmenge abgeschätzt, die im Abgas enthalten war.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde auf der Grundlage der in 16 gezeigten vorstehend erwähnten Versuchsergebnisse der Ionenstrom während der Unterlappungsperiode „M” durch die Ionenstromerfassungsschaltung 51 erfasst, und die reformierte Menge wurde auf der Grundlage des erfassten Ionenstroms abgeschätzt. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf der Grundlage der abgeschätzten reformierten Menge korrigiert. D. h. das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zu der mageren Seite hin korrigiert, wenn die abgeschätzte reformierte Menge größer ist, da die Magergrenze durch die Kraftstoffreform expandiert wird. Andererseits wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite hin korrigiert, wenn die abgeschätzte reformierte Menge geringer ist, da der expandierte Magergrenzwert aufgrund der Kraftstoffreform gering ist.
  • Steuerprogramme für die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreform, die durch die ECU 50 ausgeführt werden, sind nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 17 bis 19 gezeigten Flussdiagramme erläutert. 17 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine für die Verbrennungsmotorsteuerung, die wiederholt durch die ECU 50 bei einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt wird, nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist.
  • In der nachstehend dargelegten Erläuterung sind die gegenüber 4 unterschiedlichen Punkte hauptsächlich erläutert. Die gleichen Bezugszeichen sind in dem vierten Ausführungsbeispiel für die gleichen oder äquivalenten Abschnitte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet, und deren Erläuterung unterbleibt. Eine Hardwarestruktur des Verbrennungsmotorsteuersystems des vierten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
  • In dem Prozess von 17 werden Prozesse der Schritte S35 und S36, wie dies nachstehend erläutert ist, nach den Schritten S10, S20 und S30 ausgeführt, die die gleichen wie die Schritte von 4 sind. Die Schritte S40, S50, S60, S70 und S100, die die gleichen wie jene von 4 sind, werden danach ausgeführt.
  • Bei dem Schritt S35 von 17 erfasst die ECU 50 durch die Anwendung der Ionenstromerfassungsschaltung 51 den Ionenstrom, der zwischen den Elektroden der Zündkerze 36 während der Unterlappungsperiode „M” fließt. Genauer gesagt integriert die ECU 50 den Ionenstrom für jede Zeiteinheit während der Unterlappungsperiode „M”. D. h. die ECU 50 berechnet einen Bereich der Ionenstromwellenform, die durch die gepunktete Linie in 16 eingekreist ist, als den integrierten Wert.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S35, der wiederholt für jeden Verbrennungszyklus ausgeführt wird. Zunächst wird bei dem Schritt S351 ein durchschnittlicher Ionenstromwert „eion_ave” (der bei dem Schritt S356 berechnet wurde) des vorherigen Verbrennungszyklus berechnet. Anders ausgedrückt wird der durchschnittliche Ionenstromwert des vorherigen Verbrennungszyklus als ein vorheriger Wert „eion_pre” gespeichert („eion_pre” = „eion_ave”).
  • Bei dem Schritt S352 bestimmt die ECU 50, ob die Marke „ex_lean”, die bei dem Schritt S10 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist. Wenn die Marke „ex_lean” eingeschaltet ist, nämlich bei JA bei dem Schritt S352, bestimmt die ECU 50 bei dem nächsten Schritt S353, ob jeweilige Differenzen zwischen jedem „evttrg (vorheriger Zyklus)” der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” für die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 und jedem der tatsächlichen Phasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert sind, und ob die Marke „ex_reform”, die bei dem Schritt S20 eingeschaltet worden ist, eingeschaltet ist.
  • In dem Fall, bei dem die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| < „vorbestimmter Wert”), und die Marke „ex_reform” eingeschaltet ist (d. h. JA bei dem Schritt S353), geht der Prozess zu dem Schritt S354 weiter. Die ECU 50 berechnet bei dem Schritt S354 den Bereich (den integrierten Wert) der Ionenstromwellenform, die während der Unterlappungsperiode „M” des vorherigen Verbrennungszyklus erfasst worden ist, wobei der integrierte Wert als ein Ionenstromwert „eion_val” berechnet wird. Dann führt bei dem nächsten Schritt S356 die ECU 50 einen Durchschnittswertermittlungsprozess für die Ionenstromwerte „eion_val”, die bei dem Schritt S354 erhalten wurden, aus, um einen durchschnittlichen Ionenstromwert zu berechnen, der als „eion_ave” gespeichert wird.
  • Genauer gesagt berechnet die ECU 50 eine Differenz („eion_val” – „eion_pre”) zwischen dem Ionenstromwert „eion_val”, der bei dem Schritt S354 berechnet wird, und dem Ionenstromwert „eion_pre”, der bei dem Schritt S351 berechnet (gespeichert) worden ist, multipliziert dann die Differenz mit einer konstanten Zahl „k” (0 < k < 1) und addiert dann den derartigen multiplizierten Wert zu dem Ionenstromwert „eion_pre”. D. h. der Ionenstromwert „eion_ave” wird anhand der folgenden Formel berechnet: „eion_ave” = „eion_pre” + k × („eionval” – „eion_pre”)
  • Wenn andererseits die ECU 50 bestimmt, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollphasenwinkel „evttrg (vorheriger Zyklus)” und dem tatsächlichen Phasenwinkel nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist (d. h. |”Evttrg (vorheriger Zyklus)” – „tatsächlicher Phasenwinkel”| ≥ „vorbestimmter Wert”) oder die Marke „ex_reform” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S353), oder wenn die Marke „ex_lean” nicht eingeschaltet ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S352), geht der Prozess zu dem Schritt S355 weiter. Bei dem Schritt S355 löscht die ECU 50 den durchschnittlichen Ionenstromwert „eion_ave” auf null. Wie dies vorstehend erläutert ist, berechnet die ECU 50 den durchschnittlichen Ionenstromwert „eion_ave”, der durch die Elektroden der Zündkerze 36 während der Unterlappungsperiode „M” strömt.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 17 berechnet bei dem Schritt S36 die ECU 50 einen Korrekturbetrag für ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis „etrgAF”, das bei dem nächsten Schritt S40 berechnet wird.
  • 19 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses einer Nebenroutine des Schrittes S36. Bei dem Schritt S361 berechnet die ECU 50 zunächst eine Länge der Unterlappungsperiode „M” (d. h. ein Unterlappungsbetrag „evt_ul”) auf der Grundlage der Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex”, die bei dem Schritt S30 berechnet werden. Dann berechnet die ECU 50 die reformierte Menge (Reformatmenge) „ereform” auf der Grundlage des Unterlappungsbetrages „evt_ul” und des durchschnittlichen Ionenstromwertes „eion_ave”, der bei dem Schritt S356 berechnet wurde.
  • Genauer gesagt werden optimale Werte für die reformierte Menge, die in Abhängigkeit von dem Unterlappungsbetrag „evt_ul” und dem durchschnittlichen Ionenstromwert „eion_ave” optimiert werden, auf der Grundlage von Versuchen zuvor erhalten. Die optimalen Werte für die reformierte Menge „ereform” werden in einer Tabelle „EREFORMMAP” gespeichert, wie dies in 19 gezeigt ist. Wie dies vorstehend erläutert ist, wird die reformierte Menge größer, wenn der durchschnittliche Ionenstromwert „eion_ave” zunimmt. Außerdem wird die Menge an Abgas, die in der Verbrennungskammer 22 eingefangen ist (d. h. die interne EGR-Menge) größer, wenn der Unterlappungsbetrag „evt_ul” größer gestaltet wird. Als ein Ergebnis wird die Temperatur in der Verbrennungskammer 22 noch höher und die reformierte Menge wird größer. Demgemäß wird die reformierte Menge „ereform” in der Tabelle „EREFORMMAP” in einer derartigen Weise gespeichert, dass die reformierte Menge „ereform” größer wird, wenn der durchschnittliche Ionenstromwert „eion_ave” und der Unterlappungsbetrag „evt_ul” größer werden.
  • Die tatsächliche reformierte Menge (die Zahl an Molekülen des Kohlenwasserstoffs der niederen Klasse) hängt von der Amplitude des erfassten Ionenstromwerts und einer Menge an im Zylinder befindlicher EGR (ein Teil des Abgases, der im Zylinder verbleibt) während der Unterlappungsperiode „M” ab. D. h. der Ionenstromwert variiert in Abhängigkeit von der Dichte des reformierten Gases, wobei die reformierte Menge berechnet wird, indem die Dichte des reformierten Gases mit der Menge an im Zylinder befindlicher EGR während der Unterlappungsperiode „M” multipliziert wird. Demgemäß wird in der Tabelle „EREFORMMAP” die reformierte Menge größer, wenn die Unterlappungsperiode „M” länger wird.
  • Bei dem Schritt S362 berechnet die ECU 50 den Korrekturbetrag für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der reformierten Menge, die bei dem Schritt S361 berechnet wird, der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors. Genauer gesagt werden optimale Werte für den Korrekturbetrag für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge, der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Last des Verbrennungsmotors optimiert werden, zuvor auf der Grundlage von Versuchen erhalten. Die optimalen Werte für den Korrekturbetrag für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis sind in einer Tabelle (diese ist nicht gezeigt) gespeichert. Demgemäß werden die Korrekturbeträge für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Tabelle in einer derartigen Art und Weise gespeichert, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in großem Maße zu der mageren Verbrennungsseite hin korrigiert wird, wenn die reformierte Menge größer wird.
  • Das bei dem Schritt S40 von 17 zu berechnende Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf der Grundlage des Korrekturbetrages korrigiert, der bei dem Schritt S36 berechnet wird. Bei dem Schritt S100 wird die Kraftstoffeinspritzmenge so per Rückführung gesteuert (geregelt), dass die Soll Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das durch den Korrekturbetrag des Schrittes S36 korrigiert wird) und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 39 erfasst wird, korrigiert wird, um die Differenz geringer zu gestalten. D. h. die Einspritzeinrichtung 21 wird so betrieben, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer wird, wenn die reformierte Menge größer wird.
  • Gemäß dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so gesteuert, dass es größer wird (d. h., dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch so gesteuert wird, dass es magerer wird), wenn die reformierte Menge des voreingespritzten Kraftstoffes größer ist. Demgemäß kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch in genauer Weise so, dass es magerer wird, in einem solchen Ausmaß gesteuert werden, bei dem die Verbrennung nicht unstabil wird. Anders ausgedrückt kann die Magergrenze (der Bereich) erweitert werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Das vierte Ausführungsbeispiel, d. h. die Berechnung des Korrekturbetrages für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des erfassten Ionenstromes während der Unterlappungsperiode „M” kann auch bei dem vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel (siehe 10) angewendet werden.
  • Gemäß einem in 20 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel werden die Schritte S35 und S36 von 17 zu der Hauptroutine für das zweite Ausführungsbeispiel (siehe 10) hinzugefügt. Wie dies in 20 gezeigt ist, werden der Schritt S35 zum Berechnen des Ionenstroms und der Schritt S36 zum Berechnen des Korrekturbetrages für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Schritt S30 in der gleichen Weise wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel (siehe 17) ausgeführt.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Das vorstehend beschriebene vierte Ausführungsbeispiel, d. h. die Berechnung des Korrekturbetrages für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des erfassten Ionenstroms während der Unterlappungsperiode „M” kann des Weiteren bei dem vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiel (siehe 14) angewendet werden.
  • Gemäß dem in 21 gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel werden die Schritte S35 und S36 von 17 zu der Hauptroutine für das dritte Ausführungsbeispiel (siehe 14) hinzugefügt. Wie dies in 21 gezeigt ist, werden der Schritt S35 zum Berechnen des Ionenstroms und der Schritt S36 zum Berechnen des Korrekturbetrages für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Schritt S30 in der gleichen Weise wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel (siehe 17) ausgeführt.
  • (Andere Ausführungsbeispiele/Abwandlungen)
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die kennzeichnenden Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiele können wahlweise kombiniert werden. Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele in der folgenden Weise abgewandelt werden.
    • (M-1) Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel konzentrierten die Erfinder der vorliegenden Erfindung ihre Aufmerksamkeit auf die Tatsache, dass das Ion in der Verbrennungskammer 22 dann erzeugt wird, wenn der voreingespritzte Kraftstoff reformiert wird, und die Ionenerzeugungsmenge größer wird, wenn die reformierte Menge größer wird. Darüber hinaus haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass der Druck der Verbrennungskammer 22 (d. h. der im Zylinder herrschende Druck) sich erhöht, wenn die Kohlenwasserstoffkomponente hoher Klasse zu der Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse reformiert wird, da die Molekülzahl aufgrund der Kraftstoffreform zunimmt. D. h. die reformierte Menge wird größer, wenn der im Zylinder herrschende Druck während der Unterlappungsperiode „M” höher ist. Als ein Ergebnis der erhöhten Aufmerksamkeit auf diesen Punkt kann ein Zylinderdrucksensor (d. h. eine Zylinderdruckerfassungseinrichtung oder eine Erfassungseinrichtung für die reformierte Menge, nicht dargestellt) vorgesehen werden, um den Druck in der Verbrennungskammer 22 zu erfassen, und die reformierte Menge kann auf der Grundlage des erfassten Betrages des Zylinderdrucksensors während der Unterlappungsperiode „M” abgeschätzt werden.
    • (M-2) Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird der Bereich der Ionenstromwellenform (der integrierte Wert) als der Ionenstromwert berechnet, wenn der Ionenstromwert während der Unterlappungsperiode „M” bei dem Schritt S35 von 17 berechnet wird. Jedoch kann ein Spitzenwert innerhalb der Ionenstromwellenform während der Unterlappungsperiode „M” als der Ionenstromwert berechnet werden.
  • In dem Fall, bei dem die reformierte Menge auf der Grundlage der erfassten Beträge des Zylinderdrucksensors abgeschätzt wird, ist eine erfasste Druckwellenform ähnlich der Wellenform für den Ionenstrom, die in 16 gezeigt ist. Daher kann der Zylinderdruckwert als ein Bereich (ein integrierter Wert) der Druckwellenform oder als Spitzenwert innerhalb der Druckwellenform berechnet werden.
    • (M-3) Die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung werden in den Verbrennungsmotorbetriebsvorgängen des mageren Verbrennungsmodus, des EGR-Modus und des Katalysatoraufwärmmodus gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ausgeführt, um die Magergrenze, die EGR-Grenze und die Zündzeitverzögerungsgrenze zu erweitern. Jedoch ist die Zeit zum Ausführen der Ventilschließsteuerung und der Voreinspritzung nicht auf diese Verbrennungsmotorvorgänge beschränkt. Die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung können bei beliebigen anderen Zeiten als jene Zeiten ausgeführt werden, bei denen es erwünscht ist, die Zündfähigkeit zu verbessern. Beispielweise sind günstige Zeiten in einem Fahrzeugbeschleunigungsmodus oder einem Verbrennungsmotorstartmodus, bei denen es erwünscht ist, die Zündfähigkeit zu verbessern. Daher kann die Ventilschließsteuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung bei derartigen Zeiten ausgeführt werden.
    • (M-4) Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von der reformierten Menge korrigiert, um die Magergrenze (den Bereich) zu erweitern. In ähnlicher Weise kann die EGR-Menge und der Verzögerungsbetrag für die Zündzeit in Abhängigkeit von der reformierten Menge korrigiert werden, um die EGR-Grenze und die Zündzeitverzögerungsgrenze zu erweitern. Genauer gesagt wird die EGR-Menge erhöht oder kann die Zündzeit stärker verzögert werden, wenn die reformierte Menge größer wird.
    • (M-5) Die Menge an Kraftstoff für die Voreinspritzung der nächsten Verbrennung kann in Abhängigkeit von der reformierten Menge korrigiert werden. Genauer gesagt kann die Menge an Kraftstoff für die Voreinspritzung verringert werden, wenn die reformierte Menge zunimmt, so dass die Zündfähigkeit verbessert werden kann, ohne außerordentlich stark die Kraftstoffmenge für die Haupteinspritzung zu verringern.
    • (M-6) Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Sollphasenwinkel „evttrg_in” und „evttrg_ex” bei dem Schritt S303 auf der Grundlage der Tabellen „EVTMAP-1” und „EVTEXMAP-1” für den mageren Verbrennungsmodus und für die Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung berechnet, um so die Länge der Unterlappungsperiode „M” zu definieren. Es ist möglich, die Tabellen „EVTMAP-1” und „EVTEXMAP-1” in einer derartigen Weise auszubilden, dass die Länge der Unterlappungsperiode „M” länger wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher ist.
    • (M-7) Darüber hinaus ist es außerdem möglich, die Tabellen „EVTMAP-1” und „EVTEXMAP-1” in einer derartigen Weise auszubilden, dass die Länge der Unterlappungsperiode „M” kürzer wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors größer wird. Gemäß einer derartigen Abwandlung kann nicht nur eine ausreichende Menge an Einlassluft während des Betriebs mit hoher Last des Verbrennungsmotors sichergestellt werden, um dadurch eine höhere Abgabeleistung zu erzielen, sondern es ist ebenfalls möglich, eine übermäßige Menge an interner EGR zu vermeiden, um dadurch die höhere Abgabeleistung beizubehalten.
    • (M-8) Gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist der Katalysator 37 an der stromaufwärtigen Seite als ein Drei-Wege-Katalysator aufgebaut, wohingegen der Katalysator 38 an der stromabwärtigen Seite als der NOx-Katalysator aufgebaut ist. Jedoch kann die vorliegende Erfindung bei einem derartigen Verbrennungsmotorsteuersystem ebenfalls angewendet werden, bei dem beide Katalysatoren als Drei-Wege-Katalysatoren ausgebildet sind.
    • (M-9) Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 bei dem Einlassventil 31 und dem Auslassventil 32 als die Unterlappungssteuervorrichtung so angewendet, dass die Ventilöffnungszeit und auch die Ventilschließzeit unabhängig gesteuert wird. Jedoch können Vorrichtungen für ein variables Ventilanheben bei dem Einlassventil 31 und dem Auslassventil 32 angewendet werden, so dass ein Ventilanhebebetrag jedes Ventils eingestellt werden kann, und die Ventilöffnungszeit und die Ventilschließzeit dadurch gesteuert werden können.
  • Gemäß einem der Beispiele für die Vorrichtungen für ein variables Ventilanheben, die elektromagnetische Ventilantriebsvorrichtungen sind, werden das Einlassventil 31 und das Auslassventil 32 durch elektrische Aktuatoren so angetrieben, dass jene Ventile unabhängig von einer Winkelposition einer Kurbelwelle geöffnet und geschlossen werden.
    • (M-10) Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die VVT-Steuervorrichtungen 33 und 34 bei sowohl dem Einlassventil 31 als auch dem Auslassventil 32 angewendet. Jedoch kann die VVT- Steuervorrichtung bei lediglich einem Ventil, d. h. dem Einlassventil oder dem Auslassventil 31 oder 32 angewendet werden.
  • Ein Teil des Kraftstoffs wird in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (10), damit der eingespritzte Kraftstoff zu einer Kohlenwasserstoffkomponente niederer Klasse reformiert wird, vor dem Zünden des restlichen Kraftstoffs, der als Haupteinspritzung eingespritzt wird, voreingespritzt, um die Zündfähigkeit des Kraftstoffs zu verbessern. Zu diesem Zweck ist eine Unterlappungsperiode ausgebildet, während der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil (31, 32) geschlossen sind, und der Teil des Kraftstoffs wird während einer derartigen Unterlappungsperiode voreingespritzt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2002-061531 [0002, 0006]
    • - JP 11-125126 [0003, 0007]
    • - JP 2007-321590 [0004, 0008]

Claims (18)

  1. Verbrennungsmotorsteuersystem für einen Verbrennungsmotor (10), in welchem Kraftstoff direkt von einer Einspritzeinrichtung in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, mit: einer Unterlappungssteuervorrichtung (33, 34) zum Ausführen einer Ventilschließsteuerung zum Antreiben zumindest entweder eines Einlassventils (31) und/oder eines Auslassventils (32), um dadurch eine Unterlappungsperiode „M” in einem Auslasstakt und einem Einlasstakt so auszubilden, dass sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil (31, 32) zur gleichen Zeit während der Unterlappungsperiode „M” geschlossen sind; und einer elektronischen Steuereinheit (50, S20) zum Abschätzen, ob eine im Zylinder herrschende Temperatur während der Unterlappungsperiode „M” höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, wobei, wenn beurteilt wird, dass die im Zylinder herrschende Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, die elektronische Steuereinheit (50) die Ventilschließsteuerung durch die Unterlappungssteuervorrichtung (33, 34) ausführt, und die elektronische Steuereinheit (50) eine Voreinspritzung ausführt, gemäß der ein Teil des Kraftstoffs, der in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (10) für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, während der Unterlappungsperiode „M” eingespritzt wird.
  2. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor (10) wahlweise mit einem stöchiometrischen Verbrennungsmodus, in dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird, oder einem mageren Verbrennungsmodus betrieben wird, bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird, wobei zwischen dem stöchiometrischen Verbrennungsmodus und dem mageren Verbrennungsmodus in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors umgeschaltet wird, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor (10) mit dem mageren Verbrennungsmodus betrieben wird.
  3. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 2, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen Verbrennungsmotorbetrieb, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert wird, dass es magerer als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen anderen Verbrennungsmotorbetrieb ist, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden.
  4. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 3, das des Weiteren Folgendes aufweist: eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge an voreingespritztem Kraftstoff variiert, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin während des Verbrennungsmotorbetriebs gesteuert wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
  5. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbrennungsmotor (10) wahlweise mit einem EGR-Modus betrieben wird, bei dem ein Teil des Abgases in die Einlassluft zurück rezirkuliert, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn eine EGR-Menge während des Verbrennungsmotorbetriebs mit dem EGR-Modus größer als eine vorbestimmte Menge ist.
  6. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 5, wobei die EGR-Menge für den Verbrennungsmotorbetrieb, in dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert wird, dass sie größer als die EGR-Menge für den anderen Verbrennungsmotorbetrieb ist, in dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden.
  7. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 6, das des Weiteren Folgendes aufweist: eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge an voreingespritztem Kraftstoff variiert, wobei die EGR-Menge so, dass sie größer wird, während des Verbrennungsmotorbetriebs gesteuert wird, in welchem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
  8. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Verbrennungsmotor (10) wahlweise mit einem normalen Zündmodus, bei dem die Zündzeit auf der Grundlage der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird, oder einem Katalysatoraufwärmmodus betrieben wird, bei dem die Zündzeit stärker als die Zündzeit des normalen Zündmodus verzögert wird, um so einen Katalysator zum Reinigen von Abgas aufzuwärmen, wobei zwischen dem normalen Zündmodus und dem Katalysatoraufwärmmodus in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors umgeschaltet wird, und die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor (10) mit dem Katalysatoraufwärmmodus betrieben wird.
  9. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 8, wobei die Zündzeit für den Verbrennungsmotorbetrieb, in dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert wird, dass sie stärker verzögert wird als die Zündzeit für den anderen Verbrennungsmotorbetrieb, in welchem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung nicht ausgeführt werden.
  10. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 9, das des Weiteren Folgendes aufweist: eine Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge des voreingespritzten Kraftstoffs variiert, wobei die Zündzeit während des Verbrennungsmotorbetriebs stärker verzögert wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
  11. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 4, 7 oder 10, wobei die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) eine Ionenerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ionenmenge, die in dem Zylinder während der Unterlappungsperiode „M” erzeugt wird, oder eine Zylinderdruckerfassungseinrichtung aufweist zum Erfassen eines im Zylinder herrschenden Drucks während der Unterlappungsperiode „M”.
  12. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Unterlappungssteuervorrichtung (33, 34) eine Steuervorrichtung für eine variable Ventilzeit aufweist, die eine Ventilöffnungszeit und/oder eine Ventilschließzeit in Bezug auf eine Kurbelwinkelposition des Verbrennungsmotors (10) variiert.
  13. Verbrennungsmotorsteuersystem für einen Verbrennungsmotor, in dem Kraftstoff direkt von einer Einspritzeinrichtung in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, mit: einer Unterlappungssteuervorrichtung (33, 34) zum Ausführen einer Ventilschließsteuerung zum Antreiben zumindest eines Einlassventils (31) und/oder eines Auslassventils (32), um dadurch eine Unterlappungsperiode „M” in einem Auslasstakt so auszubilden, dass sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil (31, 32) zur gleichen Zeit während der Unterlappungsperiode „M” geschlossen sind; und einer Voreinspritzungssteuereinrichtung (50) zum Steuern der Einspritzeinrichtung derart, dass diese eine Voreinspritzung ausführt, gemäß der ein Teil des Kraftstoffs, der in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (10) für einen Verbrennungszyklus einzuspritzen ist, während der Unterlappungsperiode „M” eingespritzt wird; einer Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) zum Erfassen einer physikalischen Menge, die in Abhängigkeit von der reformierten Menge des voreingespritzten Kraftstoffs variiert; und einer elektronischen Steuereinheit (50) zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors (10) gemäß der reformierten Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird.
  14. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 13, wobei die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) eine Ionenerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ionenmenge, die in dem Zylinder während der Unterlappungsperiode „M” erzeugt wird, oder eine Zylinderdruckerfassungseinrichtung aufweist zum Erfassen eines Zylinderdrucks während der Unterlappungsperiode „M”.
  15. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß Anspruch 13 oder 14, das des Weiteren Folgendes aufweist: eine Reformatmengenkorrigiereinrichtung zum Korrigieren der reformierten Menge in derartiger Weise, dass die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer gestaltet wird, wenn die Länge der Unterlappungsperiode „M” länger wird.
  16. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin während eines Verbrennungsmotorbetriebs gesteuert wird, bei dem die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
  17. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Verbrennungsmotor (10) wahlweise mit einem EGR-Modus betrieben wird, in dem ein Teil des Abgases in die Einlassluft zurück rezirkuliert, und eine EGR-Menge in der Unterlappungsperiode „M”, während der die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, so gesteuert wird, dass sie größer wird, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
  18. Verbrennungsmotorsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Verbrennungsmotor (10) wahlweise mit einem normalen Zündmodus, bei dem die Zündzeit auf der Grundlage der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird, oder einem Katalysatoraufwärmmodus betrieben wird, bei dem die Zündzeit stärker als die Zündzeit des normalen Zündmodus verzögert wird, um so einen Katalysator zum Reinigen von Abgas aufzuwärmen, wobei zwischen dem normalen Zündmodus und dem Katalysatoraufwärmmodus in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors umgeschaltet wird, und die Zündzeit stärker verzögert wird in der Unterlappungsperiode „M”, während der die Ventilschließsteuerung und die Voreinspritzung ausgeführt werden, wobei sie so gesteuert wird, dass sie größer wird, wenn die reformierte Menge, die durch die Reformatmengenerfassungsvorrichtung (51) erfasst wird, größer ist.
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