DE112012005679T5 - Verfahren zum Berechnen einer Verbrennungsrate in einer Abgas-Erwärmungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Berechnen einer Verbrennungsrate in einer Abgas-Erwärmungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

In einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc von zu einem Abgaskanal (23a) hinzugegebenen Kraftstoff wird die Temperatur T0 des in dem Abgas, das in dem Abgaskanal strömt, der stromabwärtig eines Bereiches angeordnet ist, in dem der zu dem Abgaskanal hinzugegebene Kraftstoff verbrannt wird, erlangt; wird die thermische Kapazität CE des Abgases erlangt; wird die Energiemenge QF des zu dem Abgaskanal gelieferten Kraftstoffes erlangt; wird eine Zunahme ΔT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases erlangt; wird ein Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases erlangt; wird ein Parameter Z, der für das in dem Abgaskanal strömende Abgas relevant ist, erlangt; und wird das Verbrennungsverhältnis Rc des zu dem Abgaskanal hinzugegebenen Kraftstoffes berechnet gemäß Rc = (CE/QF) (Z·dT0 + ΔT0).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Berechnen eines Verbrennungsverhältnisses von Kraftstoff, der zu einem Abgaskanal hinzuzufügen ist, wenn das Abgas erwärmt wird unter Verwendung einer Abgaserwärmungsvorrichtung, die an einem Abgaskanal in einem Verbrennungsmotor angeordnet ist.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • In der Vergangenheit war es zum Bewältigen der strengen Abgasemissionsnormen, die Verbrennungsmotoren auferlegt wurden, erforderlich, die Aktivierung einer Abgasreinigungsvorrichtung beim Start eines Verbrennungsmotors zu unterstützen, ihren aktivierten Zustand während des Betriebs des Verbrennungsmotors beizubehalten, und dergleichen. In dieser Hinsicht schlagen das Patentdokument 1 und ähnliche Dokumente Verbrennungsmotoren vor, in denen eine Abgasreinigungsvorrichtung in einem Abgaskanal stromaufwärtig einer Abgasreinigungsvorrichtung eingebaut ist. Diese Abgaserwärmungsvorrichtung erzeugt erwärmtes Gas innerhalb des Abgases und liefert dieses erwärmte Gas innerhalb des Abgases und liefert dieses erzeugte Erwärmungsgas in die Abgasreinigungsvorrichtung, die stromabwärtig angeordnet ist, um somit die Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtung zu unterstützen und ihren aktiven Zustand beizubehalten. Um dies zu bewerkstelligen, hat die Abgaserwärmungsvorrichtung im Allgemeinen ein Kraftstoffhinzugebeventil, das Kraftstoff zu einem Abgas hinzugibt, und eine Zündvorrichtung wie beispielsweise eine Glühkerze, die den Kraftstoff erwärmt und zündet, um das erwärmte Gas zu erzeugen.
  • Es ist von Bedeutung, den Zündzustand des Kraftstoffs zu verstehen, der zu dem Abgas in der vorstehend beschriebenen Abgaserwärmungsvorrichtung hinzugegeben wird. Es kann erwünscht sein, den Betrieb bei Bedarf sogar während des Betriebs der Abgaserwärmungsvorrichtung anzuhalten. Jedoch kann die herkömmliche Abgaserwärmungsvorrichtung diese Anforderung nicht erfüllen.
  • Eine Einlasslufterwärmungsvorrichtung für eine Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen, die in dem Patentdokument 2 oder in dem Patentdokument 3 offenbart ist, wird aufgegriffen, um eine Zündtemperatur von Kraftstoff, der einer Verbrennungseinrichtung hinzugegeben wird, zu erfassen und dann einen Flammenfehler in dem Fall zu bestimmen, bei dem die erfasste Temperatur niedriger als ein vorherbestimmter Wert ist, wodurch das Kraftstoffhinzugeben zu der Verbrennungseinrichtung angehalten wird.
  • Auflistung des Standes der Technik
  • Patentliteratur
    • Patentdokument 1: offengelegtes japanisches Patent JP 2010-084710 A
    • Patentdokument 2: offengelegtes japanisches Patent JP 2003-207128 A
    • Patentdokument 3: offengelegtes japanisches Patent JP 2004-309038 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In dem Patentdokument 2 wird in dem Fall, bei dem eine Einlasstemperatur beim Zünden von Kraftstoff erfasst wird, bei einem Temperaturkonvergenzzustand nach der Verbrennung bestimmt, ob Kraftstoff gezündet wird oder ob eine Flamme versagt (Flammenfehler). Daher steht in dem Fall eines Flammenfehlers bis zur Konvergenz der Einlasstemperatur zu befürchten, dass nicht verbrannter Kraftstoff zu einer Verbrennungsmotorseite in einer Menge gemäß der Zeitspanne des Flammenfehlers geliefert wird. Im Hinblick darauf kann eine Abgasreinigungsvorrichtung in nachteilhafter Weise in dem Fall beeinflusst werden, bei dem die in Patentdokument 2 offenbarte Technik auf die Abgaserwärmungsvorrichtung überführt wird.
  • In Patentdokument 3 wird der Umstand, ob ein Flammenfehler auftritt oder nicht, auf der Basis einer Änderung der Temperatur bestimmt, wenn Kraftstoff, der zu einem Einlasskanal hinzugegeben wird, gezündet wird. Jedoch ist es nicht möglich, ein Zünden oder einen Flammenfehler zu bestimmen, bis die Änderung der Temperatur in diesem Verfahren sich stabilisiert hat. Patentdokument 3 führt auch zu einem Nachteil ähnlich wie in Patentdokument 2.
  • Darüber hinaus wird in Patentdokument 2 und 3 die Änderung der Temperatur während einer bestimmten Kraftstoffhinzugebezeitspanne gemessen, und daher ist es im Wesentlichen unmöglich, ein Zünden oder einen Flammenfehler in Echtzeit zu bestimmen. Da außerdem ein Einfluss, der durch eine Änderung der Temperatur der Außenluft bewirkt wird, die in eine Verbrennungseinrichtung oder dergleichen strömt, überhaupt nicht berücksichtigt wird, ist die Bestimmungsgenauigkeit stark verbesserungswürdig.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das dazu in der Lage ist, in Echtzeit mit einer hohen Zuverlässigkeit ein Verbrennungsverhältnis von Kraftstoff abzuschätzen, der zu einem Abgaskanal hinzuzugeben ist, und zwar durch eine Abgaserwärmungsvorrichtung. Im Übrigen bezeichnet das Verbrennungsverhältnis hierbei ein Verhältnis von Kraftstoff, der tatsächlich verbrannt wird, zu einer Kraftstoffenergieliefermenge, d. h. einer Kraftstoffhinzugebemenge. Beispielsweise zeigt ein Verbrennungsverhältnis von 0% an, dass hinzugegebener Kraftstoff überhaupt nicht verbrannt ist; wobei im Gegensatz dazu ein Verbrennungsverhältnis von 100% anzeigt, dass Kraftstoff vollständig verbrannt ist.
  • Lösung der Aufgabe
  • Ein Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses von Kraftstoff, der zu einem Abgaskanal hinzugegeben wird, wenn der Kraftstoff zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, und dann der zu dem Abgaskanal hinzugegebene Kraftstoff erwärmt wird, um gezündet zu werden, so dass von dem Verbrennungsmotor abzugebendes Abgas erwärmt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: durch einen Abgastemperatursensor erfolgendes Erlangen der Temperatur T0 des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, der stromabwärtig eines Bereiches angeordnet ist, in dem der Kraftstoff, der zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, verbrannt wird; Erlangen der thermischen Kapazität CE des Abgases; Erlangen der Energiemenge QF des zu dem Abgaskanal gelieferten Kraftstoffes; Erlangen einer Zunahme ΔT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen eines Änderungsverhältnisses dT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen eines Parameters Z, der für das in dem Abgaskanal strömenden Abgas relevant ist; und Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des zu dem Abgaskanal hinzugegebenen Kraftstoffs gemäß der folgenden Gleichung: RC = (CE/QF)(z·dT0 + ΔT0).
  • Wenn mit Cs die thermische Kapazität des Abgastemperatursensors repräsentiert wird und mit Q eine Energiemenge der Wärme, die von dem in dem Abgaskanal zu dem Abgastemperatursensor strömenden Abgas übertragen wird, repräsentiert wird, kann das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: dT0 = Q/Cs (1)
  • Wenn darüber hinaus mit z3 und z5 Konstanten repräsentiert werden, mit TE eine Abgastemperatur um den Abgastemperatursensor herum repräsentiert wird, mit kS die thermische Leitfähigkeit des Abgastemperatursensors per se repräsentiert wird und mit KE die Leitfähigkeit der Wärme, die von dem in dem Abgaskanal zu dem Abgastemperatursensor strömenden Abgas übertragen wird, repräsentiert wird, wird die Wärmeenergiemenge Q auf der Basis des allgemeinen Wärmeübertragungsgesetzes durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Q = (TE – T0)/{(1/z3·kS) + (1/z5 + kE)} (2)
  • Wenn die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt wird, kann die Abgastemperatur TE durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: TE = CS·dT0{(1/z3·kS) + (1/z5·kE)} + T0 (3)
  • Wenn mit TOS die Temperatur des in dem Abgaskanal strömenden Abgas unmittelbar vor dem Hinzugeben von Kraftstoff repräsentiert wird, wird die Abgastemperatur TE um den Abgastemperatursensor herum im Hinblick auf das Verbrennungsverhältnis RC durch die folgende Gleichung ausgedrückt: TE = (QF·RC/CE) + TOS (4)
  • Wenn die Gleichung (4) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, wird das Verbrennungsverhältnis RC durch die folgende Gleichung ausgedrückt: RC = (CE/QF)·[CS·dT0{(1/z3·kS) + (1/z5·kE)} + T0 – T0S] (5)
  • Der Ausdruck {(1/z3·kS) + (1/z5·kE)} in Gleichung (5) kann als der Parameter Z ausgedrückt werden, der für das in dem Abgaskanal strömende Abgas relevant ist. Daher wird, wenn der Ausdruck (TO – TOS) durch den Ausdruck ΔTO bei der Abgastemperatur ausgedrückt wird, die Gleichung (5) zu der folgenden Gleichung umgewandelt: RC = (CE/QF)(Z·dTO + ΔTO) (6)
  • In dem Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Abgasreinigungsvorrichtung auf dem Weg des Abgaskanals eingebaut sein, kann der Kraftstoff zu den Abgaskanal hinzugegeben werden, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist, und kann der Abgastemperatursensor die Temperatur T0 des Abgases erfassen, das in den Abgaskanal strömt, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist.
  • Der Parameter Z umfasst zumindest einen der folgenden Parameter: die thermische Leitfähigkeit kS des Abgastemperatursensors per se, die thermische Kapazität CS des Abgastemperatursensors und/oder die Leitfähigkeit KE der Wärme, die von dem in dem Abgaskanal strömenden Abgas zu dem Abgastemperatursensor übertragen wird, und des Weiteren, wenn z1, z2, z3, z4 und z5 Konstanten sind, gilt: Z = z1·CS, Z = z2·CS{1/(z3·kS)}, Z = z4·CS{1/(z5·kE)}, oder Z = CS[{1/(z3·kS)} + {1/(z5·KE)}.
  • Das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren kann des Weiteren den folgenden Schritt aufweisen: Korrigieren der Abgastemperatur T0 auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate vE des in dem Abgaskanal strömenden Abgases oder der Abgastemperatur T0.
  • Das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren kann des Weiteren die folgenden Schritte aufweisen: Erlangen der Temperatur TI des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, der stromabwärtig der Verbrennungskammer in dem Verbrennungsmotor und stromaufwärtig eines Bereiches angeordnet ist, in dem der Kraftstoff zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird; Erlangen einer Zunahme ΔTI der Abgastemperatur TI unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen des Änderungsverhältnisses dTI der Abgastemperatur TI unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; und Subtrahieren der Zunahme ΔTI der Abgastemperatur TI von der Zunahme ΔT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor der Erwärmung des Abgases, womit die Erhöhung ΔT0 der Abgastemperatur T0 korrigiert wird. In diesem Fall kann das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweisen: Subtrahieren des Änderungsverhältnisses dTT der Abgastemperatur TI von dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases, womit das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 korrigiert wird.
  • Das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren kann des Weiteren den folgenden Schritt aufweisen: Erlangen einer Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 und dem Änderungsverhältnis dTI der Abgastemperatur TI, wobei unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird, eine Zeit angezeigt wird, bei der die Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 und dem Änderungsverhältnis dTI einen vorbestimmten Wert S überschreitet.
  • Das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren kann des Weiteren den folgenden Schritt aufweisen: Bestimmen, ob das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Beginn der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal gleich ist wie oder größer ist als ein zuvor festgelegter Grenzwert oder nicht, wobei, wenn das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Beginn der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal geringer ist als der Grenzwert, das Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs so berechnet wird, dass es 0 ist. In diesem Fall kann die vorbestimmte Zeitspanne t einen Zeitpunkt umfassen, bei dem das Abgas von einem Kraftstoffhinzugebebereich an dem Abgaskanal zu einem Erfassungsbereich strömt, in welchem die Abgastemperatur T0 erfasst wird. Darüber hinaus gibt es den Fall, bei dem das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erlangen des Volumens AE des Abgaskanals von dem Kraftstoffhinzugebebereich an dem Abgaskanal zu dem Erfassungsbereich, in welchem die Abgastemperatur T0 erfasst wird; und Erlangen der Strömungsrate q des in dem Abgaskanal strömenden Abgases pro Zeiteinheit, wobei die vorbestimmte Zeitspanne t durch AE/q ausgedrückt werden kann. Darüber hinaus kann das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren den folgenden Schritt aufweisen: Korrigieren der vorbestimmten Zeitspanne t auf der Basis der Abgastemperatur T0, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird. In diesem Fall kann, wenn p einen Umgebungsdruck repräsentiert und w eine Masse des Abgases pro Zeiteinheit repräsentiert, die vorbestimmte Zeitspanne t gemäß der folgenden Gleichung korrigiert werden: t = (1293p·AE)/{101,3W(1 + 0,00367T0)}.
  • Das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren kann des Weiteren den folgenden Schritt aufweisen: Erlangen der Differenz der ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 und dem Änderungsverhältnis dTT der Abgastemperatur TT nach dem Beenden der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal, wobei der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des Kraftstoffs zu einem Zeitpunkt beendet werden kann, bei dem die Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 und dem Änderungsverhältnis dTT gleich wird wie oder kleiner wird als ein vorbestimmter Wert F. Alternativ kann der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses R des Kraftstoffs beendet werden, unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird und nach dem Verstreichen einer Zeitspanne, die für das Hinzugeben des Kraftstoffs zu dem Abgaskanal erforderlich ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei dem Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verbrennungsverhältnis Rc des Kraftstoffs, der zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, gemäß der folgenden Gleichung berechnet: RC = (CE/QF)(Z·dTO + ΔTO). Somit ist es möglich, genau die Verbrennungsrate in Echtzeit zu verstehen.
  • Der Kraftstoff wird zu dem Abgaskanal hinzugegeben, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist, und des Weiteren erfasst der Abgastemperatursensor die Temperatur TO des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, die Menge an unverbranntem Kraftstoff, die in die Abgasreinigungsvorrichtung strömt, mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
  • In dem Fall, bei dem der Parameter Z ein beliebiger der folgenden Parameter: z1·CS, z2·CS{1/(z3·kS)}, z4·CS{1/(z5·kE)}, und CS[{1/(z3·kS)} + {1/(z5·kE)}, ist, ist es möglich, das Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs, der zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, mit hoher Zuverlässigkeit zu erkennen.
  • In dem Fall, bei dem das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren des Weiteren den Schritt zum Korrigieren der Abgastemperatur T0 auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate VE des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, oder der Abgastemperatur TO, umfasst, ist es möglich, das Verbrennungsverhältnis mit höherer Genauigkeit zu erkennen.
  • Wenn die Erhöhung (Zunahme) ΔT0 der Abgastemperatur korrigiert wird und des Weiteren das Änderungsverhältnis dTO der Abgastemperatur korrigiert wird, ist es möglich, einen Einfluss durch die Änderung der Temperatur des Abgases, das in die Abgaserwärmungsvorrichtung hineinströmt, zu berücksichtigen. Insbesondere wenn das Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren des Weiteren den Schritt zum Korrigieren der Abgastemperatur TI auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate VE des Abgases, das in den Abgaskanal strömt, oder der Abgastemperatur TO, umfasst, ist es möglich, das Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs, der zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, mit viel höherer Genauigkeit zu erkennen.
  • Wenn der Zeitpunkt, bei dem die Differenz zwischen dem Änderungsverhältnis dTO der Abgastemperatur TO und dem Änderungsverhältnis dTI der Abgastemperatur TT den vorbestimmten Wert überschreitet, als ein Zeitpunkt, unmittelbar vor dem das Abgas erwärmt wird, definiert wird, ist es möglich, die Berechnungsstartzeit (Zeitpunkt) des Verbrennungsverhältnisses sogar dann genau zu definieren, wenn der Abgastemperatursensor von der Abgaserwärmungsvorrichtung entfernt (beabstandet) ist.
  • Wenn das Änderungsverhältnis dTO der Abgastemperatur TO entweder nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitpunkts T, nachdem die Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal gestartet worden ist, geringer als ein Grenzwert ist, wird das Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs so berechnet, dass es 0 ist. Somit ist es möglich, eine Unannehmlichkeit zu vermeiden, bei der der Kraftstoff, der zu den Abgasen zuzugeben ist, unverbrannt belassen bleibt. Hierbei ist es, wenn der vorbestimmte Zeitpunkt t einen Zeitpunkt umfasst, bei dem das Abgas von dem Abgashinzugebebereich an dem Abgaskanal zu dem Erfassungsbereich strömt, bei dem die Abgastemperatur TO erfasst wird, und insbesondere der vorbestimmte Zeitpunkt t als AE/q angenommen wird, es möglich, ein Verbrennungsverhältnis von 0 bei einer geeigneten Zeitabstimmung gemäß dem Abstand zwischen der Abgaserwärmungsvorrichtung und dem Abgastemperatursensor zu bestimmen. Darüber hinaus ist es, wenn der vorbestimmte Zeitpunkt t auf der Basis der Abgastemperatur TO, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird, korrigiert wird, insbesondere wenn sie gemäß der folgenden Gleichung korrigiert wird: t = (1293p·AE)/{101,3W(1 + 0,00367TO)}, es möglich, das Verbrennungsverhältnis mit einer höheren Zuverlässigkeit zu berechnen.
  • Wenn der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des Kraftstoffs bei einem Zeitpunkt endet, bei dem die Differenz zwischen dem Änderungsverhältnis dTO der Abgastemperatur TO und dem Änderungsverhältnis dTI der Abgastemperatur TI, nachdem das Kraftstoffhinzugeben zu dem Abgaskanal beendet worden ist, gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert wird, ist es möglich, einen Verbrennungsbeendigungszeitpunkt mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Folglich ist es möglich, das Verbrennungsverhältnis mit höherer Genauigkeit zu berechnen. Auch dann, wenn der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des Kraftstoffs bei einem Zeitpunkt endet, der nach dem Verstreichen der Zeitspanne, die zum Hinzugeben des Kraftstoffs zu dem Abgaskanal erforderlich ist, unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird, liegt, kann ein ähnliches vorteilhaftes Resultat erzeugt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt eine Konzeptdarstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Mehrzylinderverbrennungsmotor der Kompressionszündart angewendet ist.
  • 2 zeigt eine Steuerblockdarstellung von Hauptelementen des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.
  • 3 zeigt eine schematische Zuordnung der Beziehungen eines Korrekturkoeffizienten zu einer Abgasströmungsrate und einer zweiten Abgastemperatur.
  • 4 zeigt eine schematische Zuordnung der Beziehungen eines Korrekturkoeffizienten zu einer Abgastemperatur und einer zweiten Abgastemperatur.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm von Abläufen eines Abgaserwärmungsprozesses in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt eine schematische grafische Darstellung von Änderungen bei der zweiten Abgastemperatur und dem Verbrennungsverhältnis in dem in 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Mehrzylinderverbrennungsmotor der Kompressionszündart angewendet ist, ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, und dessen Aufbau kann gemäß erforderlichen Charakteristika frei abgewandelt werden. Die vorliegende Erfindung ist effektiv bei einem Verbrennungsmotor der Funkenzündart angewendet, bei dem Benzin, Alkohol, LNG (LNG = Liquefied Natural Gas = verflüssigtes Erdgas) oder dergleichen beispielsweise als ein durch eine Zündkerze zu zündender Kraftstoff angewendet ist.
  • 1 zeigt schematisch die Hauptteile eines Verbrennungsmotorsystems des vorliegenden Ausführungsbeispiels. 2 zeigt schematisch einen Steuerblock für die Hauptteile. Die folgenden Teile sind in 1 weggelassen worden: nicht nur ein Ventilmechanismus und ein Schalldämpfer (Auspuff) zum Hereinnehmen von Luft und Abgeben von Abgas in einem Verbrennungsmotor 10, sondern auch ein Abgasturbolader, ein EGR-System und dergleichen, die im Allgemeinen als Hilfsvorrichtungen für den Verbrennungsmotor 10 angewendet werden. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass einige der verschiedenen Sensoren, die für einen gleichmäßigen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 erforderlich sind, aus Gründen der Vereinfachung weggelassen worden sind.
  • Der Verbrennungsmotor 10 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Mehrzylinderverbrennungsmotor der Kompressionszündart, der Leichtöl als ein Kraftstoff spontan zündet durch Einspritzen des Kraftstoffs direkt in eine Verbrennungskammer 10a in einem komprimierten Zustand durch ein Kraftstoffeinspritzventil 11. Jedoch kann der Verbrennungsmotor 10 ein Einzelzylinderverbrennungsmotor im Hinblick auf die Merkmale der vorliegenden Erfindung sein.
  • Ein Zylinderkopf 12 hat eine Einlassöffnung 12a und eine Auslassöffnung (Abgasöffnung) 12b, die in diesem ausgebildet sind und zu der Verbrennungskammer 10a freigelegt sind, und in ihm ist ein (nicht gezeigter) Ventilmechanismus eingebaut, der ein Einlassventil 13a, das die Einlassöffnung 12a öffnet und schließt, und ein Auslassventil 13b (Abgasventil) hat, das die Auslassöffnung (Abgasöffnung) 12b öffnet und schließt. Das Kraftstoffeinspritzventil 11 ist zu der Mitte des oberen Endes der Verbrennungskammer 10a freigelegt und ist ebenfalls an dem Zylinderkopf 12 in einer derartigen Weise eingebaut, dass es zwischen dem Einlassventil 13a und der Auslassöffnung 13b gehalten wird. Eine Kraftstoffmenge und eine Einspritzzeit des Kraftstoffs, der in die Verbrennungskammer 10a durch das Kraftstoffeinspritzventil 11 geliefert wird, werden durch eine ECU (elektronische Steuereinheit) 15 auf der Basis des Betriebszustandes eines Fahrzeugs inklusive der Position eines Gaspedals 14, welches durch einen Fahrer niedergedrückt wird, gesteuert. Die Position des niedergedrückten Gaspedals 14 wird durch einen Gaspedalpositionssensor 16 erfasst. Die Erfassungsinformation wird zu der ECU 15 eingegeben.
  • Die ECU 15 hat einen Betriebszustandbestimmungsabschnitt 15a, der den Betriebszustand des Fahrzeugs auf der Basis einer Information bestimmt, die von dem Gaspedalpositionssensor 16 oder verschiedenen Sensoren, die nachstehend beschrieben werden, ausgegeben wird, einen Kraftstoffeinspritzeinstellabschnitt 15b und einen Kraftstoffeinspritzventilantriebsabschnitt 15c. Der Kraftstoffeinspritzeinstellabschnitt 15b stellt die Menge und die Einspritzzeit des Kraftstoffs, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 11 eingespritzt wird, auf der Basis des Bestimmungsergebnisses in dem Betriebszustandbestimmungsabschnitt 15a ein. Der Kraftstoffeinspritzventilantriebsabschnitt 15c steuert den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 11 derart, dass die Menge an Kraftstoff, die in dem Kraftstoffeinspritzeinstellabschnitt 15b eingestellt wird, durch das Kraftstoffeinspritzventil 11 zu der eingestellten Zeit eingespritzt wird.
  • Ein Ausgleichsbehälter 18 ist an dem Weg eines Einlassrohrs 17 ausgebildet, das mit dem Zylinderkopf 12 so verbunden ist, dass es mit der Einlassöffnung 12a in Kommunikation steht und einen Einlasskanal 17a zusammen mit der Einlassöffnung 12a definiert. Ein Drosselventil 20, das daran angepasst ist, den Öffnungsgrad des Einlasskanals 17a mit einem Drosselaktuator 19 einzustellen, ist in dem Einlassrohr 17 stromaufwärtig von dem Ausgleichsbehälter 18 angeordnet eingebaut. Darüber hinaus ist ein Luftströmungsmesser 21 an dem Einlassrohr 17 stromaufwärtig von dem Drosselventil 20 angeordnet befestigt zum Erfassen der Strömungsrate der Einlassluft, die zu dem Einlasskanal 17a strömt, und zum Senden der Strömungsrate zu der ECU 15. Anstelle des Luftströmungsmessers 21 kann ein Abgasströmungsratensensor, der den gleichen Aufbau wie der Luftströmungsmesser 21 hat, an einem Abgasrohr 23 befestigt sein, das zwischen einer Abgaserwärmungsvorrichtung 22, die nachstehend beschrieben ist, und der Auslassöffnung 12b des Zylinderkopfes 12 positioniert ist.
  • Die ECU 15 hat des Weiteren einen Drosselpositionseinstellabschnitt 15d und einen Aktuatorantriebsabschnitt 15e. Der Drosselpositionseinstellabschnitt 15d stellt nicht nur die Position des Gaspedals 14 ein, sondern stellt auch den Öffnungsgrad des Drosselventils 20 auf der Basis des Stimmungsergebnisses in dem Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 15a ein. Der Aktuatorantriebsabschnitt 15e steuert den Betrieb des Drosselaktuators 19 in einer derartigen Weise, dass das Drosselventil 20 bei dem Öffnungsgrad geöffnet wird, der in dem Drosselpositionseinstellabschnitt 15d eingestellt wird.
  • An einem Zylinderblock 24, in dem ein Kolben 24a sich hin- und hergehend bewegt, ist ein Kurbelwinkelsensor 25 angebracht, der eine Drehphase erfasst, d. h. einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle 24c, wobei der Kolben 24a mit dieser über eine Verbindungsstange 24b verbunden ist, und dann gibt er diese zu der ECU 15 aus. Der Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 15a der ECU 15 erkennt die Drehphase der Kurbelwelle 24c, eine Verbrennungsmotordrehzahl, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und dergleichen in Echtzeit auf der Basis der Information, die von dem Kurbelwinkelsensor 25 ausgegeben wird.
  • Das Abgasrohr (Auslassrohr) 23, das mit dem Zylinderkopf 12 in einer derartigen Weise verbunden ist, dass es mit der Auslassöffnung 12b in Kommunikation steht, definiert einen Abgaskanal 23a zusammen mit der Auslassöffnung 12b. Eine Abgasreinigungsvorrichtung 26, die daran angepasst ist, eine schädliche Substanz zu entgiften, die durch Verbrennung eines Gasgemisches in der Verbrennungskammer 10a erzeugt worden ist, ist an dem Weg des Abgasrohrs 23 stromaufwärtig des nicht gezeigten Schalldämpfers montiert, der an einem stromabwärtigen Ende angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung 26 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat zumindest einen Oxidationskatalysator, kann aber auch einen DPF (Dieselpartikelfilter), einen NOx-Okklusionskatalysator und dergleichen aufweisen. Der Oxidationskatalysator ist daran angepasst, nicht verbranntes Gas, das hauptsächlich im Abgas enthalten ist, zu oxidieren, d. h. zu verbrennen. Ein Katalysatortemperatursensor 27 ist an dem Abgaskanal 23a an einer Auslassseite des Oxidationskatalysators eingebaut, um die Temperatur des Abgases zu erfassen, das von dem Oxidationskatalysator abgegeben wird (nachstehend ist diese als eine Katalysatortemperatur bezeichnet), und dann die Information zu der ECU 15 zu senden. Der Betriebszustandbestimmungsabschnitt 15a in der ECU 15 erkennt außerdem, ob der Oxidationskatalysator in einem aktiven Zustand ist oder nicht, auf der Basis einer Information, die von dem Katalysatortemperatursensor 27 gesendet wird.
  • Die Abgaserwärmungsvorrichtung 22 ist an dem Weg des Abgasrohrs 23, das stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung 26 angeordnet ist, vorgesehen zum Erzeugen von erwärmtem Gas und zum Liefern des erwärmten Gases zu der Abgasreinigungsvorrichtung 26, die stromabwärtig der Abgaserwärmungsvorrichtung 22 angeordnet ist, um so das erwärmte Gas zu aktivieren und den aktiven Zustand beizubehalten. Die Abgaserwärmungsvorrichtung 22 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ein Kraftstoffhinzugebeventil 22a und eine Glühkerze 22b. Außerdem kann eine Aufprallplatte, die im Patentdokument 1 offenbart ist, vorgesehen sein zum Zerstäuben von Kraftstoff, der von dem Kraftstofflieferventil 26 geliefert wird, und zum Unterstützen seines Umherfliegens zu der Glühkerze 22b, oder ein Hilfsoxidationskatalysator kann an dem Abgaskanal 23a stromabwärtig dieser Elemente angeordnet sein. Diese Maßnahmen können effektiv sein.
  • Das Kraftstoffhinzugebeventil 22a hat den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie das gewöhnliche Kraftstoffeinspritzventil 11 und ist daran angepasst, eine Anregungszeit so zu steuern, dass der Kraftstoff zu dem Abgaskanal 23a in beliebigen Mengen bei beliebigen Zeitintervallen in einer impulsartigen Weise frei geliefert wird.
  • Ein Kraftstoffhinzugebeeinstellabschnitt 15f der ECU 15 stellt eine Menge an Kraftstoff, der von dem Kraftstoffhinzugebeventil 22a zu dem Abgaskanal 23a zu einem Zeitpunkt zu liefern ist, ein auf der Basis des Fahrzeugbetriebszustandes inklusive einer Einlassluftmenge, die durch den Luftströmungsmesser 21 erfasst wird, und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Darüber hinaus berechnet der Kraftstoffhinzugebeeinstellabschnitt 15f eine Energiemenge des Kraftstoffs, der zu liefern ist, d. h. eine Kraftstoffhinzugebemenge QF auf der Basis einer Differenz zwischen einer Sollkatalysatortemperatur und einer gegenwärtigen Katalysatortemperatur, die durch den Katalysatortemperatursensor 27 erfasst wird. Eine niedrigste Temperatur, bei der der Oxidationskatalysator aktiv wird (nachstehend ist diese als eine niedrigste Katalysatoraktivierungstemperatur bezeichnet), wird im Allgemeinen als die Sollkatalysatortemperatur gewählt.
  • Im Übrigen ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 15a der ECU 15 daran angepasst, dass er ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet auf der Basis der Einlassluftmenge und der Kraftstoffhinzugebemenge QF von Kraftstoff, der von dem Kraftstoffhinzugebeventil 22a hinzugegeben wird. Jedoch kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor an dem Weg des Abgaskanals 23a eingebaut sein, und dann kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Erfassungssignal gelesen werden, das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ausgegeben wird.
  • Ein Kraftstoffhinzugebeventilantriebsabschnitt 15g der ECU 15 steuert den Betrieb des Kraftstoffhinzugebeventils 22a derart, dass eine Menge an Kraftstoff, die durch den Kraftstoffhinzugebeeinstellabschnitt 15f eingestellt wird, durch das Kraftstoffhinzugebeventil 22a in einem eingestellten Zyklus eingespritzt wird. In diesem Fall wird das Kraftstoffhinzugebeventil 22a grundsätzlich betrieben, bis die Kraftstoffhinzugebemenge, die nach dem Start des Kraftstoffhinzugebens eingebracht wird, die Kraftstoffhinzugebemenge QF erreicht, die in dem Kraftstoffhinzugebeeinstellabschnitt 15f eingestellt wird.
  • Die Glühkerze 22b zum Zünden des Kraftstoffs, der zu dem Abgaskanal 23a durch das Kraftstoffhinzugebeventil 22a hinzugegeben wird, ist mit einer nicht gezeigten im Fahrzeug eingebauten Energiequelle über einen Glühkerzenantriebsabschnitt 15h der ECU 15 verbunden, der als ein Ein/Ausschalter dient. Somit wird die Glühkerze 22b zwischen einem angeregten Zustand und einem nicht angeregten Zustand durch den Glühkerzenantriebsabschnitt 15h der ECU 15 gemäß einem zuvor festgelegten Programm steuerbar geschaltet.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in dem Fall, bei dem das Gaspedal 14 in einem Antriebszustand des Verbrennungsmotors 10, d. h. während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 freigegeben wird, wodurch ein Kraftstoffabschaltzustand des Verbrennungsmotors 10 mit sich gebracht wird, bei dem kein Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 11 eingespritzt wird, der Kraftstoff durch das Kraftstoffhinzugebeventil 22a hinzugegeben. Jedoch kann der Kraftstoff durch das Kraftstoffhinzugebeventil 22a gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs hinzugegeben werden, und dann kann er durch die Glühkerze 22b gezündet und verbrannt werden, womit das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 10 abgegeben wird, erwärmt wird.
  • Folglich bildet die Einlassluft, die in die Verbrennungskammer 10a durch den Einlasskanal 17a geliefert wird, ein Gasgemisch mit dem Kraftstoff, der in die Verbrennungskammer 10a durch das Kraftstoffeinspritzventil 11 eingespritzt wird. Das Gasgemisch wird in der Nähe eines oberen Totpunktes im Kompressionstakt des Kolbens 24a spontan gezündet und dann verbrannt. Das sich ergebene Abgas wird zu der Umgebung von dem Abgasrohr 23 durch die Abgasreinigungsvorrichtung 26 abgegeben. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Verbrennungsmotor 10 in den Kraftstoffabschaltzustand versetzt wird, der Kraftstoff zu dem Abgaskanal 23a durch das Kraftstoffhinzugebeventil 22a geliefert, wodurch die Temperatur des Abgases, das in dem Abgaskanal 23a strömt, erhöht wird und somit der aktive Zustand des Oxidationskatalysators beibehalten wird, der sich in der Abgasreinigungsvorrichtung 26 befindet.
  • Ein erster Abgastemperatursensor 28 ist an dem Abgasrohr 23 stromaufwärtig der Abgaserwärmungsvorrichtung 22 angeordnet. Der erste Abgastemperatursensor 28 erfasst die Temperatur TT des Abgases, das in dem Abgaskanal 23a strömt, der stromabwärtig der Verbrennungskammer 10a des Verbrennungsmotors 10 angeordnet ist, und stromaufwärtig eines Bereiches, in dem der Kraftstoff zu dem Abgaskanal 23a hinzugegeben wird (nachstehend ist diese als eine erste Abgastemperatur bezeichnet), und dieser sendet dann diese zu der ECU 15. In der gleichen Weise sind ein zweiter Abgastemperatursensor 29 und ein Abgasdrucksensor 30 an dem Abgasrohr 23 zwischen der Abgaserwärmungsvorrichtung 22 und der Abgasreinigungsvorrichtung 26 angeordnet. Der zweite Abgastemperatursensor 29 erfasst die Temperatur TO des Abgases, das in dem Abgaskanal 23a strömt und das sich stromabwärtig eines Bereiches befindet, in dem der Kraftstoff, der zu dem Abgaskanal 23a hinzugegeben wird, verbrannt wird, und sich stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung 26 befindet (nachstehend ist diese als eine zweite Abgastemperatur bezeichnet), und dann sendet dieser diese zu der ECU 15. Der Abgasdrucksensor 30 erfasst den Druck p des Abgases, der in dem Abgaskanal 23a strömt, und sendet diesen dann zu der ECU 15.
  • Ein erster Abgastemperaturänderungsverhältnis-Berechnungsabschnitt 15i der ECU 15 berechnet ein Änderungsverhältnis dTI der Abgastemperatur TI unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases (nachstehend ist dieses als ein erstes Abgastemperaturänderungsverhältnis bezeichnet), und sendet dann dieses zu einem Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j. In der gleichen Weise berechnet ein zweiter Abgastemperaturänderungsverhältnis-Berechnungsabschnitt 15k der ECU 15 ein Änderungsverhältnis dTO der Abgastemperatur TO unmittelbar vor der Erwärmung des Abgases (nachstehend ist dieses als ein zweites Abgastemperaturänderungsverhältnis bezeichnet), und sendet dann dieses zu dem Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j.
  • Der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j berechnet das Verbrennungsverhältnis Rc des Kraftstoffs, der zu dem Abgaskanal 23a hinzugegeben wird, gemäß der folgenden Gleichung (7): RC = (CE/QF)[CS[{1/(z3·kS)} + {1/(z5·kE)}]·dTO + ΔTO] (7)
  • Hierbei repräsentiert CE die thermische Kapazität des Abgases; repräsentiert QF eine Lieferenergiemenge; repräsentiert CS die thermische Kapazität des zweiten Abgastemperatursensors 29; repräsentiert dTO das zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis; und repräsentiert ΔTO eine Zunahme der zweiten Abgastemperatur. Die Lieferenergiemenge QF ist zu der Menge an Kraftstoff äquivalent, die zu dem Abgaskanal 23a hinzugegeben wird, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Zunahme ΔTO bei der zweiten Abgastemperatur ist äquivalent einem Wert, der erlangt wird durch Subtrahieren einer zweiten Abgastemperatur TOS, die unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases vorliegt, von der zweiten Abgastemperatur TO zu diesem Zeitpunkt. Darüber hinaus repräsentiert kS die thermische Leitfähigkeit des zweiten Abgastemperatursensors 29 per se; repräsentiert kE die Leitfähigkeit der Wärme, die von dem Abgas, das in dem Abgaskanal 23a strömt, zu dem zweiten Abgastemperatursensor 29 übertragen wird; und z3 und z5 sind Konstanten.
  • Hierbei werden die thermische Kapazität CE des Abgases, eine Wärmeerzeugungsmenge pro Masseneinheit des Kraftstoffs, der anzuwenden ist, die thermische Kapazität CS des zweiten Abgastemperatursensors 29 und dergleichen erlangt und in der ECU 15 zuvor gespeichert. Darüber hinaus kann der Ausdruck CS[{1/(z3·kS)} + {1/(z5·kE)}] in der Gleichung (7) als ein Parameter Z erachtet werden, der für das Abgas, das in dem Abgaskanal 23 strömt, relevant ist, und daher kann die Gleichung (7) durch die Gleichung (6), wie bereits beschrieben ist, wie folgt ausgedrückt werden: RC = (CE/QF)(Z·dTO + ΔTO) (6)
  • In diesem Fall kann der Parameter Z, der für das in dem Abgaskanal 23a strömende Abgas relevant ist, als ein beliebiger Parameter von z1·CS, z2·CS{1/(z3·kS)}, und z4·CS{1/(z5·kS)} erachtet werden, wodurch das Verbrennungsverhältnis Rc einfach berechnet wird. Hierbei sind z1, z2 und z4 Konstanten.
  • Die Leitfähigkeit kS der Wärme, die von den in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgas zu dem zweiten Abgastemperatursensor 29 übertragen wird, kann durch einen Funktionsausdruck ausgedrückt werden, der eine Nusseltzahl NU als eine Variable hat, d. h. kE = a·f(NU) anhand eines allgemeinen Verfahrens zum Berechnen einer thermischen Leitfähigkeit. Darüber hinaus kann der Funktionsausdruck in einen Funktionsausdruck umgewandelt werden, der eine Prandtlzahl Pr und eine Reynoldszahl Re als Variablen hat, d. h., kE = b·f(Pr, Re). Folglich kann die thermische Leitfähigkeit kE schließlich durch einen Funktionsausdruck ersetzt werden, der eine Strömungsrate vR des Abgases, das in dem Abgaskanal 23a strömt, hat, d. h., kE = c·f(VE). Anders ausgedrückt kann die Leitfähigkeit kE der Wärme, die von dem in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgas zu dem zweiten Abgastemperatursensor 29 übertragen wird, aus den Parametern Z in der Gleichung (6) durch einen Funktionsausdruck ausgedrückt werden, der die Nusseltzahl Nu, die Prandtlzahl Pr und die Reynoldszahl Re, oder die Strömungsrate VE des in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgases als Variablen hat. Hierbei sind sämtliche Ausdrücke von a bis c in den vorstehend beschriebenen Funktionsausdrücken Konstanten, die in dem Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j der ECU 15 gespeichert werden.
  • Die Temperaturen TI und TO des in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgases sind innerhalb einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse des Abgaskanals 23a ist, nicht gleichförmig, und haben daher Verteilungen, die dem Aufbau ihres Abgassystems eigen sind. Daher ist es erwünscht, die durch den ersten und den zweiten Abgastemperatursensor 28 und 29 erfassten Temperaturen zu korrigieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite Temperatur TI und TO des Abgases so gestaltet, dass sie auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate vE des in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgases und/oder der zweiten Abgastemperatur TO korrigiert werden. Im Hinblick darauf speichert der Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 15a in ihm Abgastemperaturkorrekturzuordnungen, die in den 4 und 5 gezeigt sind. Auf der Basis dieser Zuordnungen werden die erste und die zweite Temperatur TI und TO des Abgases korrigiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Abgassystem angenommen, bei dem die Abgastemperaturerfasser an den Abgastemperatursensoren 28 und 29 in der Nähe der Rohrwand des Abgasrohrs 23 angeordnet sind, und somit wird, wenn die Abgasströmungsrate vE zunimmt, der Mischzustand des in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgases ausgezeichnet. Darüber hinaus ist das vorliegende Ausführungsbeispiel auf ein Abgassystem gerichtet, bei dem eine Menge an nicht verbranntem Kraftstoff, Partikulatkomponenten oder dergleichen, die in dem Abgas enthalten sind, und die an der Rohrwand anhaften, von der Temperatur der Rohrwand des Abgasrohrs 23 abhängig ist, und dann ändert sich die Konzentrationsverteilung von der Mitte des Abgaskanals 23a ausgehend. Folglich ist hierbei zu beachten, dass die in den 4 und 5 gezeigten Abgastemperaturkorrekturzuordnungen in geeigneter Weise gemäß dem Aufbau oder den Charakteristika des Abgassystems geändert werden sollten.
  • Außerdem beeinflusst eine Änderung der Temperatur TI des in der Abgaserwärmungsvorrichtung 22 strömenden Abgases in nachteilhafter Weise das zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 oder die Erhöhung ΔT0 bei der zweiten Abgastemperatur, und daher ist es erwünscht, dass das zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und die Erhöhung ΔT0 der zweiten Abgastemperatur durch die Änderung der Abgastemperatur TI nicht nachteilhaft beeinflusst werden soll.
  • Der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j subtrahiert die Zunahme (Erhöhung) ΔTT der ersten Abgastemperatur von der Zunahme (Erhöhung) ΔT0 bei der zweiten Abgastemperatur unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases, und dann wird das Ergebnis in die Gleichung (7) als die Erhöhung (Zunahme) ΔT0 der zweiten Abgastemperatur, nachdem sie korrigiert worden ist, eingesetzt. Die Zunahme ΔTI der ersten Abgastemperatur ist gleich einem Wert, der erlangt wird durch Subtrahieren der ersten Abgastemperatur TI5 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases von der ersten Abgastemperatur TI zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt. In der gleichen Weise wird das Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI von dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0, das in dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis-Berechnungsabschnitt 15k berechnet wird, subtrahiert, und dann wird das Ergebnis in die Gleichung (7) als das zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 nach der Korrektur eingesetzt.
  • Der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j berechnet eine Differenz ΔdT (= dT0 – dTI) zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI. Wenn der sich ergebende Wert einen vorbestimmten Wert S überschreitet, wird mit der Berechnung des Verbrennungsverhältnisses Rc auf der Basis von Gleichung (7) begonnen. Genauer gesagt bezeichnet ”unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases” einen Zeitpunkt, bei dem die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI den vorbestimmten Wert S überschreitet. Folglich werden die Zunahmen (Erhöhungen) ΔTI und dT0 der ersten und zweiten Abgastemperatur und das erste und zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI und dT0 unter Bezugnahme auf die erste und zweite Abgastemperatur TIS und TOS berechnet.
  • Darüber hinaus bestimmt der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j, ob das Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Start der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Grenzwert θ ist oder nicht. Wenn das Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Start der Kraftstoffzugabe zu dem Abgaskanal 23a kleiner ist als der voreingestellte Grenzwert θ, wird das Kraftstoffverbrennungsverhältnis Rc so berechnet, dass es 0 wird. In diesem Fall ist die vorbestimmte Zeitspanne t äquivalent einer Strömungszeit des Abgases, das einen Kraftstoffhinzugabebereich an dem Abgaskanal 23a erreicht, d. h., ein Erfassungsbereich, bei dem die Abgastemperatur T0 an einer Anordnungsposition des Kraftstoffhinzugabeventils 22a erfasst wird, oder die Anordnungsposition des zweiten Abgastemperatursensors 29. Das heißt, wenn mit AE ein Volumen des Abgaskanals 23a von dem Kraftstoffhinzugabebereich an dem Abgaskanal 23 zu dem Erfassungsbereich der Abgastemperatur T0 repräsentiert wird und mit q die Strömungsrate des in dem Abgaskanal 23a strömenden Abgases pro Zeiteinheit repräsentiert wird, kann die vorbestimmte Zeitspanne durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: t = AE/q (8)
  • Hierbei wird die Strömungsrate des Abgases berechnet durch Dividieren einer Masse W an Einlassluft pro Zeiteinheit, die durch den Luftströmungsmesser 21 erfasst wird, durch die Dichte ρ des Abgases. Wenn mit ρ ein Abgasdruck repräsentiert wird, kann die Dichte ρ durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: ρ = {1293/(1 + 0,00367T0)}·(p/101,3).
  • Daher kann die Gleichung (8) wie folgt abgewandelt werden: t = (1293p·AR)/{101,3W(1 + 0,00367T0)} (9)
  • Der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j des vorliegenden Ausführungsbeispiels berechnet die vorbestimmte Zeitspanne t auf der Basis der Abgastemperatur T0, die durch den zweiten Abgastemperatursensor 29 erfasst wird, gemäß Gleichung (9).
  • Außerdem berechnet der Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt 15j erneut die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI nach der Vollendung der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a in einer Menge, die durch den Kraftstoffhinzugabeeinstellabschnitt 15f eingestellt wird. Zu dem Zeitpunkt, bei dem die Differenz ΔdT kleiner wird als ein vorbestimmter Wert F, gelangt die Berechnung des Kraftstoffverbrennungsverhältnisses Rc zu einem Ende. Alternativ wird auf der Basis einer Zeitspanne tF, die für das Hinzugeben des Kraftstoffs in der Menge, die durch den Kraftstoffhinzugabeeinstellabschnitt 15f eingestellt worden ist, erforderlich ist, das Zählen gestartet, unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird, und dann kann die Berechnung des Kraftstoffverbrennungsverhältnisses Rc zu einem Ende zu einem Zeitpunkt gelangen, bei dem das Zählergebnis die Zeit tF erreicht.
  • Die Prozeduren der Abgaserwärmungsbehandlung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind schematisch in 5 gezeigt. Genauer gesagt wird bei Schritt S11 bestimmt, ob das Hinzugeben des Kraftstoffs angefordert ist oder nicht. Hierbei wird, wenn bestimmt wird, dass das Hinzugeben des Kraftstoffs angefordert ist, die Kraftstoffhinzugebemenge QF oder dergleichen gemäß dem gegenwärtigen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 bei dem Schritt S12 festgelegt, bevor die Glühkerze 22b angeregt wird, und dann wird das Kraftstoffhinzugeben bei dem Schritt S13 gestartet. Als Nächstes geht der Prozess zu dem Schritt S14 weiter, bei dem bestimmt wird, ob eine Startmarke gesetzt ist oder nicht. Da die Startmarke zunächst nicht gesetzt ist, geht der Prozess zu dem Schritt S15 weiter, bei dem bestimmt wird, ob die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI größer als der vorbestimmte Wert S ist oder nicht. Hierbei wird, wenn bestimmt wird, dass die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert S ist, d. h. eine Erhöhung der Abgastemperatur T0, die durch das Zünden des zu dem Abgaskanal 23a hinzugegebenen Kraftstoffes verursacht wird, hat noch nicht begonnen, der Prozess zu dem Start zurückkehren, und dann wird der Ablauf ab Schritt S11 wiederholt.
  • Im Gegensatz dazu geht, wenn bei Schritt S15 bestimmt wird, dass die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI größer als der vorbestimmte Wert S ist, d. h. dass eine Erhöhung der Abgastemperatur T0, die durch das Zünden des zu dem Abgaskanal 23a hinzugefügten Kraftstoffes verursacht wird, bereits begonnen hat, der Prozess zu Schritt S16 weiter, bei dem ein Zeitglied mit dem Zählen beginnt, und des Weiteren wird die Startmarke gesetzt. Dann wird bei dem Schritt S17 die Berechnung des Verbrennungsverhältnisses Rc gestartet. Anschließend wird bei dem Schritt S18 bestimmt, dass KN, der durch das Zählglied gezählt wird, die vorbestimmte Zeit t erreicht hat oder nicht. Da der Wert KN, der durch das Zählglied gezählt wird, die vorbestimmte Zeit t zunächst nicht erreicht, geht der Prozess zu dem Start zurück, und dann wird der Ablauf ab Schritt S11 wiederholt. In diesem Fall wird ab dem zweiten Prozess bei dem Schritt S14 bestimmt, dass die Startmarke gesetzt ist, d. h., das Verbrennungsverhältnis Rc wird berechnet, und daher springt der Prozess zu dem Schritt S17, bei dem das Verbrennungsverhältnis Rc fortlaufend berechnet wird. In dieser Weise geht, wenn bei dem Schritt S18 bestimmt wird, dass der durch das Zählglied gezählte Wert KN die vorbestimmte Zeit t erreicht hat, der Prozess zu dem Schritt S19, bei dem bestimmt wird, ob das Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit t nach dem Starten der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a gleich wie oder größer als der Grenzwert θ ist oder nicht. Hierbei geht, wenn bestimmt wird, dass das Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 gleich wie oder größer als der Grenzwert θ ist, d. h., dass der zu dem Abgaskanal 23a hinzugegebene Kraftstoff normal verbrennt, der Prozess zu den Schritt S20 weiter, bei dem bestimmt wird, ob eine Endmarke gesetzt ist, oder nicht. Da die Endmarke zunächst nicht gesetzt ist, geht der Prozess zu dem Schritt S21, bei dem bestimmt wird, ob die Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a in der bei dem Schritt S12 festgelegten Menge QF beendet ist oder nicht. Hierbei geht, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a in der festgelegten Menge QF nicht beendet ist, der Prozess zu dem Start zurück, und dann wird der Prozess ab dem Schritt S11 wiederholt.
  • Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S21 bestimmt wird, dass die Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal 23a in der festgelegten Menge QF beendet ist, geht der Prozess zu dem Schritt S22, bei dem die Endmarke gesetzt wird. Anschließend wird bei dem Schritt S23 bestimmt, ob die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI kleiner als der vorbestimmte Wert F ist oder nicht. Hierbei geht, wenn die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert F ist, d. h., dass immer noch ein Einfluss durch die Verbrennung des zu dem Abgaskanal 23a hinzugegebenen Kraftstoff vorhanden ist, der Prozess zu dem Start zurück, und dann wird der Ablauf ab dem Schritt S11 wiederholt.
  • Wenn bei dem Schritt S23 bestimmt wird, dass die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI geringer als der vorbestimmte Wert F ist, d. h., dass keine Änderung der zweiten Abgastemperatur T0 besteht, die durch die Verbrennung des zu dem Abgaskanal 23a hinzugegebenen Kraftstoff verursacht wird, geht der Prozess zu dem Schritt S24 weiter. Hierbei wird der Wert KN, der durch das Zeitglied gezählt wird, auf 0 zurückgesetzt, und des Weiteren werden die Startmarke und die Endmarke zurückgesetzt, wodurch die Berechnung des Verbrennungsverhältnisses zu einem Ende gelangt.
  • Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S19 bestimmt wird, dass das zweite Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 kleiner ist als der Grenzwert θ, d. h., dass die Zündung und Verbrennung des Kraftstoffs aus irgendeinem Grund nicht ausgeführt werden, springt der Prozess zu dem Schritt S25, bei dem das Kraftstoffverbrennungsverhältnis Rc so berechnet wird, dass es 0 ist, und dann geht der Prozess zu dem Schritt S24 weiter. Wenn darüber hinaus bei dem Schritt S20 bestimmt wird, dass die Endmarke gesetzt ist, ist das Kraftstoffhinzugeben zu dem Abgaskanal 23a bereits beendet, und daher springt der Prozess zu dem vorherigen Schritt S23, bei dem bestimmt wird, ob die Differenz ΔdT zwischen dem zweiten Abgastemperaturänderungsverhältnis dT0 und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis dTI kleiner als der vorbestimmte Wert F ist oder nicht. Außerdem springt, wenn bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass das Kraftstoffhinzugeben nicht angefordert ist, d. h., das Abgas nicht erwärmt werden muss, der Prozess zu dem Schritt S24, bei dem der durch das Zeitglied gezählte Wert KN zu 0 zurückgesetzt wird, und des Weiteren die Startmarke und die Endmarke zurückgesetzt werden, wodurch der Abgaserwärmungsprozess zu einem Ende gelangt.
  • 6 zeigt schematisch die Messergebnisse des Verbrennungsverhältnisses Rc des vorliegenden Ausführungsbeispiels. 6 zeigt die Wechselbeziehung zwischen der Änderung der zweiten Abgastemperatur T0 und dem Verbrennungsverhältnis Rc. Daher ist verständlich, dass das Verbrennungsverhältnis Rc folgend der Änderung der Abgastemperatur Rc kontinuierlich gemessen wird. Eine Strichpunktlinie mit zwei Strichen in 6 zeigt schematisch die zweite Abgastemperatur T0 in einem nicht verbrannten Zustand.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf der Basis lediglich der in den Ansprüchen dargestellten Gegenstände interpretiert werden sollte, und dass in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in das Konzept der vorliegenden Erfindung fallen, auch außerhalb der beschriebenen Gegenstände ausgeführt werden können. Dies heißt, dass sämtliche Gegenstände des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels die vorliegende Erfindung nicht einschränken aber gemäß der Anwendung, dem Ziel und dergleichen beliebig geändert werden können inklusive jedem Aufbau, der keine direkte Beziehung zu der vorliegenden Erfindung hat.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    10a
    Verbrennungskammer
    11
    Kraftstoffeinspritzventil
    12
    Zylinderkopf
    12a
    Einlassöffnung
    12b
    Auslassöffnung
    13a
    Einlassventil
    13b
    Auslassventil, Abgasventil
    14
    Gaspedal
    15
    ECU
    15a
    Betriebszustandsbestimmungsabschnitt
    15b
    Kraftstoffeinspritzeinstellabschnitt
    15c
    Kraftstoffeinspritzventilantriebsabschnitt
    15d
    Drosselpositionseinstellabschnitt
    15e
    Aktuatorantriebsabschnitt
    15f
    Kraftstoffhinzugebeeinstellabschnitt
    15g
    Kraftstoffhinzugebeventilantriebsabschnitt
    15h
    Glühkerzenantriebsabschnitt
    15i
    erster Abgastemperaturänderungsverhältnis-Berechnungsabschnitt
    15j
    Verbrennungsverhältnisberechnungsabschnitt
    15k
    zweiter Abgastemperaturänderungsverhältnis-Berechnungsabschnitt
    16
    Gaspedalpositionssensor
    17
    Einlassrohr
    17a
    Einlasskanal
    18
    Ausgleichsbehälter
    19
    Drosselaktuator
    20
    Drosselventil
    21
    Luftströmungsmesser
    22
    Abgaserwärmungsvorrichtung
    22a
    Kraftstoffhinzugebeventil
    22b
    Glühkerze
    23
    Abgasrohr
    23a
    Abgaskanal
    24
    Zylinderblock
    24a
    Kolben
    24b
    Verbindungsstange
    24c
    Kurbelwelle
    25
    Kurbelwinkelsensor
    26
    Abgasreinigungsvorrichtung
    27
    Katalysatortemperatursensor
    28
    erster Abgastemperatursensor
    29
    zweiter Abgastemperatursensor
    30
    Abgasdrucksensor
    t
    vorbestimmte Zeit (Zeitpunkt)
    F, S
    vorbestimmter Wert
    KN
    durch Zeitglied gezählter Wert
    QF
    Kraftstoffhinzugebemenge (Lieferenergiemenge)
    Rc
    Verbrennungsverhältnis
    θ
    Grenzwert
    ΔdT
    Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten Abgastemperaturänderungsverhältnis
    ΔT0
    Zunahme der zweiten Abgastemperatur

Claims (14)

  1. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses von Kraftstoff, der zu einem Abgaskanal hinzugegeben wird, wenn der Kraftstoff zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, und dann der zu dem Abgaskanal hinzugegebene Kraftstoff erwärmt wird, um gezündet zu werden, so dass von dem Verbrennungsmotor abzugebendes Abgas erwärmt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: durch einen Abgastemperatursensor erfolgendes Erlangen der Temperatur T0 des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, der stromabwärtig eines Bereiches angeordnet ist, in dem der Kraftstoff, der zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird, verbrannt wird; Erlangen der thermischen Kapazität CE des Abgases; Erlangen der Energiemenge QF des zu dem Abgaskanal gelieferten Kraftstoffes; Erlangen einer Zunahme ΔT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen eines Änderungsverhältnisses dT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen eines Parameters Z, der für das in dem Abgaskanal strömenden Abgas relevant ist; und Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des zu dem Abgaskanal hinzugegebenen Kraftstoffs gemäß der folgenden Gleichung: RC = (CE/QF)(Z·dT0 + ΔT0)
  2. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Abgasreinigungsvorrichtung auf dem Weg des Abgaskanals eingebaut ist, der Kraftstoff zu den Abgaskanal hinzugegeben wird, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist, und der Abgastemperatursensor die Temperatur T0 des Abgases erfasst, das in den Abgaskanal strömt, der stromaufwärtig der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist.
  3. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Parameter Z zumindest einen der folgenden Parameter umfasst: die thermische Leitfähigkeit kS des Abgastemperatursensors per se, die thermische Kapazität CS des Abgastemperatursensors und/oder die Leitfähigkeit KE der Wärme, die von dem in dem Abgaskanal strömenden Abgas zu dem Abgastemperatursensor übertragen wird, und des Weiteren, wenn z1, z2, z3, z4 und z5 Konstanten sind: Z = z1·CS, Z = z2·CS{1/(z3·kS)}, Z = z4·CS{1/(z5·kE)}, oder Z = CS[{1/(z3·kS)} + {1/(z5·KE)}.
  4. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Korrigieren der Abgastemperatur T0 auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate vE des in dem Abgaskanal strömenden Abgases oder der Abgastemperatur T0.
  5. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erlangen der Temperatur TI des Abgases, das in dem Abgaskanal strömt, der stromabwärtig der Verbrennungskammer in dem Verbrennungsmotor und stromaufwärtig eines Bereiches angeordnet ist, in dem der Kraftstoff zu dem Abgaskanal hinzugegeben wird; Erlangen einer Zunahme ΔTI der Abgastemperatur TI unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Erlangen des Änderungsverhältnisses dTI der Abgastemperatur TI unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases; Subtrahieren der Zunahme ΔTI der Abgastemperatur TI von der Zunahme ΔT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor der Erwärmung des Abgases, womit die Erhöhung ΔT0 der Abgastemperatur T0 korrigiert wird; und Subtrahieren des Änderungsverhältnisses dTT der Abgastemperatur TI von dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 unmittelbar vor dem Erwärmen des Abgases, womit das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 korrigiert wird.
  6. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 5, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Korrigieren der Abgastemperatur TI auf der Basis von zumindest entweder der Strömungsrate vE des in dem Abgaskanal strömenden Abgases oder der Abgastemperatur T0.
  7. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Erlangen einer Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 und dem Änderungsverhältnis dTI der Abgastemperatur TI, wobei unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird, eine Zeit angezeigt wird, bei der die Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 und dem Änderungsverhältnis dTI einen vorbestimmten Wert S überschreitet.
  8. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Bestimmen, ob das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Beginn der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal gleich ist wie oder größer ist als ein zuvor festgelegter Grenzwert oder nicht, wobei, wenn das Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne t nach dem Beginn der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal geringer ist als der Grenzwert, das Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs so berechnet wird, dass es 0 ist.
  9. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Zeitspanne t einen Zeitpunkt umfasst, bei dem das Abgas von einem Kraftstoffhinzugebebereich an dem Abgaskanal zu einem Erfassungsbereich strömt, in welchem die Abgastemperatur T0 erfasst wird.
  10. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erlangen des Volumens AE des Abgaskanals von dem Kraftstoffhinzugebebereich an dem Abgaskanal zu dem Erfassungsbereich, in welchem die Abgastemperatur T0 erfasst wird; und Erlangen der Strömungsrate q des in dem Abgaskanal strömenden Abgases pro Zeiteinheit, wobei die vorbestimmte Zeitspanne t durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: t = AE/q.
  11. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Korrigieren der vorbestimmten Zeitspanne t auf der Basis der Abgastemperatur T0, die durch den Abgastemperatursensor erfasst wird.
  12. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei, wenn p einen Umgebungsdruck repräsentiert und w eine Masse des Abgases pro Zeiteinheit repräsentiert, die vorbestimmte Zeitspanne t gemäß der folgenden Gleichung korrigiert wird: t = (1293p·AE)/{101,3W(1 + 0,00367T0)}.
  13. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Erlangen der Differenz der ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 der Abgastemperatur T0 und dem Änderungsverhältnis dTT der Abgastemperatur TT nach dem Beenden der Kraftstoffhinzugabe zu dem Abgaskanal, wobei der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des Kraftstoffs zu einem Zeitpunkt beendet wird, bei dem die Differenz ΔdT zwischen dem Änderungsverhältnis dT0 und dem Änderungsverhältnis dTT gleich wird wie oder kleiner wird als ein vorbestimmter Wert F.
  14. Verbrennungsverhältnisberechnungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt zum Berechnen des Verbrennungsverhältnisses Rc des Kraftstoffs beendet wird nach einem Verstreichen einer Zeitspanne, die für das Hinzugeben des Kraftstoffs zu dem Abgaskanal erforderlich ist, unmittelbar bevor das Abgas erwärmt wird.
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