DE4344715A1 - Gaskraftstoffmotor und Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für den Motor - Google Patents

Gaskraftstoffmotor und Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für den Motor

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Tohru Shiraishi
Katuhiro Yokomizo
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Description

Die Erfindung betrifft einen Gaskraftstoffmotor, welcher mit Gaskraftstoff wie Wasserstoffgas läuft, und ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für den Motor.
Kohlenwasserstoffkraftstoffe, wie Benzin, welche bei gewöhnlichen Tempera­ turen flüssig sind, sind als Autokraftstoffe in weitem Maße eingesetzt wor­ den. Benzinmotoren und Dieselmotoren geben jedoch verschiedene Luft­ schadstoffe wie CO2, CO, HC, NOx und dergleichen ab. Demgemäß sind, wie z. B. in der japanischen, nicht geprüften Patentveröffentlichung Nr. 51(1976)- 34308, Gaskraftstoffmotoren vorgeschlagen worden, welche mit Wasser­ stoffgas, Methangas, Ethangas oder dergleichen laufen, welche kein oder eine sehr kleine Menge von CO2, CO oder HC erzeugen.
Da die Dichte von Gaskraftstoff jedoch verglichen mit jener von Flüssigkraft­ stoff wie Benzin sehr klein ist, kann die Fülleffizienz in dem Gaskraftstoff­ motor nicht hinreichend hoch sein und die Motorabgabeleistung kann nicht hinreichend erhöht werden, wenn der Kraftstoff einem Einlaßkanal zugeführt wird, wo der Kraftstoff mit Einlaßluft bzw. Ansaugluft unter Ausbildung eines Luft-/Kraftstoff-Gemisches gemischt wird und dann die Luft-/Kraftstoff- Mischung in eine Verbrennungskammer wie bei den herkömmlichen Benzin­ motoren eingeführt wird (Kraftstoffsystem mit Vormischung). Daher ist ein Gaskraftstoffmotor vorgeschlagen worden, welcher mit einem Direktkraft­ stoffeinspritzsystem versehen ist, in welchem der Gaskraftstoff direkt in die Verbrennungskammer unter Druck vom Ende des Einlaßtaktes bis zum Beginn des Kompressionstaktes eingespritzt wird, d. h., nachdem eine hinreichende Luftmenge in die Verbrennungskammer gefüllt ist, wodurch die Fülleffizienz und die Motorabgabeleistung verbessert werden. Siehe die japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 1(1989)-3659, 58(1983)- 12458 und dergleichen.
Solch ein Direktkraftstoffeinspritzsystem ist jedoch nachteilig dahingehend, daß die Zeit, für welche bzw. innerhalb welcher der Gaskraftstoff mit der Ansaugluft gemischt wird, sehr klein ist und demgemäß die thermische Effizienz abnimmt und sich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit vermindert.
Es ist ein Benzinmotor vorgeschlagen worden, in welchem ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Benzin in Ansaugluft in dem Ansaug­ kanal und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen desselben in die Verbrennungskammer vorgesehen sind und das erste und das zweite Kraftstoffeinspritzventil selektiv gemäß dem Motorbetriebszustand verwendet werden. Siehe die japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichungen mit den Nummern 61(1 986)-244821, 61(1986)-250364, 56(1981)-1 51213 und dergleichen. D.h., in dem Benzinmotor verbrennt die Luft-/Kraftstoff-Mi­ schung in einem begrenzten Luft-/Kraftstoff-Verhältnisbereich und demgemäß ist es während eines Betriebes mit geringer Last, wenn das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis mager eingestellt ist, schwierig, die Luft-/Kraftstoff-Mischung zu zünden.
Demgemäß wird Benzin in die Verbrennungskammer von dem zweiten Ein­ spritzventil während des Betriebes mit geringer Last eingespritzt, so daß eine reiche bzw. fette Luft-/Kraftstoff-Mischung lokal um die Zündkerzen ausgebil­ det wird (Schichtung), wodurch die Zündbarkeit des Luft-/Kraftstoff-Gemi­ sches verbessert wird. Während eines Betriebes mit starker Last wird ande­ rerseits Benzin in die Ansaugluft in dem Einlaß bzw. Ansaugkanal von dem ersten Einspritzventil eingespritzt, um die Mischung von Benzin und Luft zu unterstützen, wodurch die thermische Effizienz und die Motorabgabeleistung verbessert werden.
Wenn das Kraftstoffsystem mit Vormischung in dem Gaskraftstoffmotor verwendet wird, verbrennt die Luft-/Kraftstoff-Mischung unter dem normalen Zustand im wesentlichen schnell, was die Verbrennungstemperatur erhöht und zu einer erhöhten Menge an NOx führt. Wenn demgemäß das Kraftstoff­ system mit Vormischung und das Direktkraftstoffeinspritzsystem zusammen oder selektiv in dem Gaskraftstoffmotor verwendet werden, muß eine Maß­ nahme getroffen werden, um zu verhindern, daß der Wert von NOx ansteigt, oder, um die Menge an erzeugtem NOx zu vermindern. Derzeit ist jedoch keine Einrichtung vorgeschlagen worden, die die Menge von NOx in dem Gaskraftstoffmotor wirksam unterdrücken bzw. vermindern kann, wenn das Kraftstoffsystem mit Vormischung und das Direktkraftstoffeinspritzsystem gemeinsam oder selektiv verwendet werden.
Da der Gaskraftstoffmotor weiterhin ein Problem mit sich bringt, daß Dampf in dem Zylinder ausgebildet wird, da Wasserstoff verbrannt wird, kondensiert demgemäß, wenn der Motor kalt ist, gesättigter Dampf in dem verbrannten Gas und Wassertropfen setzen sich an der Zündkerze und/oder der Zylin­ derwand ab. Die an der Zündkerze haftenden Wassertropfen können Fehlzün­ dungen hervorrufen und verhindern, daß der Motor gestartet wird. Weiterhin können an der Zylinderwand anhaftende Wassertropfen in den Ölkreislauf geraten bzw. in die Ölwanne (engl. "oil pun") fließen, so daß das Öl in dem Kreislauf verschlechtert wird und ein Mangel bzw. eine Unterversorgung an Öl hervorgerufen wird.
Obwohl ein Wasserstoffmotor vorgeschlagen worden ist, wie offenbart in der japanischen nicht geprüfen Patentveröffentlichung Nr. 2(1989)-267309, in welchem der Wasseranteil bzw. die Wasserkomponente von dem Öl entfernt wird, führt ein solcher Ansatz zu einer Kostenerhöhung, führt zu einem Anwachsen der Motorgröße und kann gleichsam nicht verhindern, daß Was­ ser unter Hervorrufen von Fehlzündungen an der Zündkerze anhaftet oder Wasser in den Ölkreislauf fließt.
In Anbetracht der vorstehenden Beobachtungen und Beschreibungen bestehe das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Hauptproblem darin, einen Gaskraftstoffmotor anzugeben, in welchem sowohl die thermische Effizienz als auch die Fülleffizienz unter Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden können und zur selben Zeit die Menge an erzeugtem NOx unterdrückt bzw. vermindert werden kann.
Ein weiteres, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Problem besteht darin, ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Gaskraftstoff­ motor anzugeben, welches die NOx-Erzeugung über einen weiteren Betriebs­ bereich des Motors wirksam unterdrücken kann, während exzellente Kraft­ stoffwirtschaftlichkeit und Fahreigenschaften gewährleistet werden.
Ein weiteres, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Problem besteht darin, ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Gaskraftstoff­ motor anzugeben, welches die Ausbildung von Wassertropfen in dem Zylinder verhindern kann, selbst wenn der Motor kalt ist.
Diese Probleme werden durch ein Gemischsteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Gaskraftstoffmotor geschaffen, welcher mit gasförmigem Kraftstoff läuft, welcher zumindest teilweise Was­ serstoffgas aufweist, mit einer Kraftstoff-Einstelleinrichtung, welche die Menge des dem Motor zugeführten Gaskraftstoffes einstellt, und einer Steuer­ einrichtung, welche die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung steuert, um das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Motorlast zu steuern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung derart steuert, daß das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis größer wird als ein NOx­ maximierendes bzw. -erhöhendes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, bei welchem die von dem Motor emittierte bzw. abgegebene Menge an NOx maximiert bzw. erhöht ist, und zwar in einem vorbestimmten Betriebsbereich des Motors, und daß die Steuereinrichtung in den vorbestimmten Betriebsbereich des Motors die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung derart steuert, daß das Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis in einem hohen Motordrehzahlbereich größer wird als in einem niedrigen Motordrehzahlbereich.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis-Steuersystem bzw. Gemischsteuersystem für einen Gaskraft­ stoffmotor geschaffen, welcher mit gasförmigem Kraftstoff läuft, der zu­ mindest teilweise Wasserstoffgas aufweist, mit einer Kraftstoffzufuhr-Einstell­ einrichtung, welche die Menge des dem Motor zugeführten gasförmigen Kraftstoffes einstellt, einer Luft-/Kraftstoffverhältnisziel-Einstelleinrichtung, welche ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel gemäß dem Betriebszustand des Motors einstellt, und einer Steuereinrichtung, welche die Kraftstoffzufuhr- Einstelleinrichtung derart steuert, daß das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnisziel konvergiert bzw. sich diesem nähert, welches durch die Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel-Einstellung eingestellt ist, gekenn­ zeichnet durch eine Temperaturerfassungseinrichtung, welche die Temperatur von verbranntem Gas in dem Zylinder des Motors erfaßt, einer Bestimmungs­ einrichtung, welche bestimmt, ob die durch die Temperaturerfassungsein­ richtung erfaßte Temperatur nicht höher ist als ein vorbestimmter Wert, und eine Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Korrektureinrichtung, welche das durch die Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel-Einstelleinrichtung eingestellte Luft-/Kraftstoff- Verhältnisziel auf einen höheren Wert korrigiert, wenn die Bestimmungsein­ richtung bestimmt, daß die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur nicht höher ist als der vorbestimmte Wert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Gaskraftstoffmotor geschaffen, welcher mit gasförmigem Kraftstoff läuft, der zumindest teilweise Wasser­ stoffgas aufweist, mit einer Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung, welche die Menge des dem Motor zugeführten Gaskraftstoffes einstellt, einer Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnisziel-Einstelleinrichtung, welche ein Luft-/Kraftstoff-Verhält­ nisziel einstellt, wenn der Motor gestartet wird, und einer Steuereinrichtung, welche die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung derart steuert, daß das Luft­ /Kraftstoff-Verhältnis auf das von der Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel-Einstell­ einrichtung eingestellte Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel konvergiert, gekenn­ zeichnet durch eine Temperaturerfassungseinrichtung, welche die Temperatur von in dem Zylinder des Motors verbranntem Gas erfaßt, wenn der Motor gestartet wird, einer Bestimmungseinrichtung, welche bestimmt, ob die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur nicht höher ist als ein vorbestimmter Werte und einer Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturein­ richtung, welche das durch die Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel-Einstelleinrich­ tung eingestellte Luft-/Kraftstoff-Verhältnisziel auf einen höheren Wert kor­ rigiert, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß die durch die Tem­ peraturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur nicht höher ist als der vorbestimmte Wert.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gaskraft­ stoffmotor geschaffen, welcher mit gasförmigem Kraftstoff läuft, der zu­ mindest teilweise Wasserstoffgas aufweist, mit einer Kraftstoffzufuhrein­ richtung, welche einem Zylinder des Motors den gasförmigen Kraftstoff zuführt, und einer Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung, welche das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß dem Betriebszustand des Motors steuert, wobei die Kraftstoffzufuhreinrichtung eine Direkteinspritzeinrichtung aufweist, welche den gasförmigen Kraftstoff direkt in den Zylinder einführt, und eine Vormisch-Zufuhreinrichtung aufweist, welche den gasförmigen Kraftstoff über einen Luftansaugkanal zuführt, und mit einer Kraftstoffzufuhrcharakteristik- Steuereinrichtung, welche den Anteil bzw. das Verhältnis des dem Zylinder durch die Direkteinspritzeinrichtung zugeführten Kraftstoffes relativ zu dem Anteil bzw. Verhältnis des dem Zylinder durch die Vormisch-Zufuhreinrichtung zugeführten Kraftstoffes erhöht, wenn das durch die Luft-/Kraftstoff-Verhält­ nis-Steuereinrichtung eingestellte Luft-/Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als eine Luft-/Kraftstoff-Verhältnisschwelle, die magerer ist als ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, und welche denselben vermindert, wenn das durch die Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung eingestellte Luft-/Kraftstoff- Verhältnis magerer ist als die Luft-Kraftstoff-Verhältnisschwelle.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der bei­ gefügten Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Kreiskolbenmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Diagramm mit den Öffnungs- und Schließzeitgaben der Einlaßöffnung, der Wasserstoffeinspritzöffnung und des Wasser­ stoffeinspritzventiles in dem in Fig. 1 gezeigten Motor;
Fig. 3 zeigt die Beziehung des Zielluftüberschußkoeffizientens λ zur Gasöffnung bzw. zum Gaspedalweg und zur Motordrehzahl;
Fig. 4 zeigt die Beziehungen zwischen dem Luftüberschußkoeffizienten λ und der NOx-Erzeugung während der Vormisch-Zufuhr und der Direkteinspritzung;
Fig. 5 ist ein Kennfeld und zeigt die Beziehung des Zielluftüberschuß­ koeffizienten λ zur Ansaugluftmenge und zur Motordrehzahl und wird bei der zweiten Ausführungsform eingesetzt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung des zweiten Fluß- bzw. Strömungssteuerventils, welches durch die Steuer­ einheit in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zeigt zwischen dem Luftüberschußkoeffizienten A und der NOx-Erzeugung;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern der Steuerung des zweiten Strömungssteuerventils, welche durch die Steuereinheit einer dritten Ausführungsform durchgeführt wird;
Fig. 9 ist ein Kennfeld und zeigt die Beziehung des Zielluftüberschuß­ koeffizlenten λ zur Motorlast und zur Motordrehzahl und wird in der zweiten Ausführungsform eingesetzt, wenn der Motor warm ist; und
Fig. 10 ist ein Kennfeld und zeigt die Beziehung des Zielluftüberschuß­ koeffizienten λ zur Motorlast und zur Motordrehzahl und wird in der zweiten Ausführungsform eingesetzt, wenn der Motor kalt ist.
In Fig. 1 hat ein Drehkolbenmotor RE gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Paar von Zylindern. Jeder der Zylinder hat ein Gehäuse 1 mit einem Seitengehäuse 2, einem Rotorgehäuse 8, welches eine trochoide Innenfläche hat, und einen dreinasigen Rotor 6, welcher auf einer Exzenterwelle 11 dreht (Planetenrotation), wobei sich die drei Nasen in Kontakt mit der trochoiden Innenoberfläche des Rotorgehäuses 8 befinden.
Die drei Nasen bilden drei Verbrennungskammern 5a, 5b und 5c mit dem Gehäuse 1. Eine Ansaugöffnung bzw. Einlaßöffnung 3 öffnet sich in der Innenseite des Seitengehäuses 2 und eine Auslaßöffnung 9 öffnet sich in der Innenseite des Rotorgehäuses 8. Die Einlaßöffnung 3 ist mit einem diskreten Einlaßkanal 4 verbunden und die Auslaßöffnung 9 ist mit einem diskreten Auslaßkanal 10 verbunden. Eine Wasserstoffeinspritzöffnung 51 öffnet sich in der Innenseite des Rotorgehäuses 8, um Wasserstoffgas direkt in die Verbrennungskammer einzuspritzen. Wenn sich der Rotor 6 dreht und die Einlaßöffnung 3 zu einer der Verbrennungskammern geöffnet ist, wird eine Luft-/Kraftstoff-Mischung (Mischung aus Wasserstoff und Luft) in die Ver­ brennungskammer eingeführt oder Luft wird allein in die Verbrennungskam­ mer eingeführt und Wasserstoffgas wird in die Luft aus der Wasserstofföff­ nung 51 unter Ausbildung einer Luft-/Kraftstoff-Mischung eingespritzt, und zwar auf eine Weise, die nachstehend im Detail erläutert wird. Die Luft­ /Kraftstoff-Mischung wird komprimiert, wenn sich der Rotor 6 weiter dreht, und wird dann durch die Zündkerzen 7a und 7b gezündet. Wenn sich der Rotor 6 weiter dreht und die Verbrennungskammer in Verbindung mit der Auslaßöffnung 9 kommt, wird Abgas über die Auslaßöffnung 9 zu dem diskreten Auslaßkanal 10 abgeführt.
Bezugszeichen 13 zeigt eine Zündeinrichtung und Bezugszeichen 14a und 14b bezeichnen Zündspulen zum jeweiligen Erzeugen von Funken an den Zündkerzen 7a und 7b.
Die diskreten Auslaßkanäle 10 für die jeweiligen Zylinder werden in einen gemeinsamen Auslaßkanal 15 zusammengeführt. Der gemeinsame Auslaßkanal 15 ist mit einem O2-Sensor 16 versehen zum Erfassen der O2-Kon­ zentration in dem Abgas und mit einem NOx-reduzierenden Katalysator NC zum Umwandeln von NOx in Abgas. Der Ausgang des O2-Sensors 16 wird in eine Steuereinheit C (ECU) über einen Verstärker 17 eingegeben. Die Steuer­ einheit C berechnet das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) der Luft-/Kraftstoff- Mischung, d. h., das Verhältnis von Luft zu Wasserstoff in der Luft-/Kraftstoff- Mischung in der Verbrennungskammer oder den Luftüberschußkoeffizienten (λ). Ein Einlaßsystem λ zum Zuführen von Luft in die Verbrennungskammern der jeweiligen Zylinder umfaßt einen gemeinsamen Einlaßkanal 21, welcher sich an seinem stromaufliegenden Ende zur Atmosphäre öffnet und an seinem stromabliegenden Ende mit den diskreten Einlaßkanälen 4 verbunden ist. Eine Luftreinigungseinrichtung 22, ein Luftstromsensor 23, ein Einlaßlufttempera­ tursensor 24, ein Wasserstoffmischer 25 (nachstehend zu beschreiben), ein Drosselventil 26, ein Verstärkungsschalter (engl. "boost switch") 28 und ein Verstärkungssensor 29 sind in dem gemeinsamen Einlaßkanal 21 in dieser Reihenfolge von der stromaufliegenden Seite aus vorgesehen. Das Drossel­ ventil 26 wird durch eine elektrische Drosseleinrichtung 27 angetrieben, welche eine Antriebsschaltung 27a aufweist. Der Verstärkungsschalter 28 erfaßt, ob ein Einlaßvakuum erzeugt worden ist, und der Verstärkungssensor 29 erfaßt das Einlaßvakuum. Die Position des Drosselventils 26 (Drosselöff­ nung) wird durch einen Drosselpositionssensor 30 erfaßt. Weiterhin bezeich­ nen die Bezugsziffern 128, 129, 132 und 133 einen Gaspedalpositionssensor, einen Motordrehzahlsensor, einen Kühlmitteltemperatursensor, der die Tempe­ ratur des Kühlmittels in dem Wassermantel des Motors erfaßt, bzw. einen Abgas- bzw. Auslaßtemperatursensor, welcher die Temperatur des Abgases in dem Auslaßkanal 15 erfaßt. Die Erfassungssignale dieser Sensoren werden in die Steuereinheit C eingegeben. Weiterhin wird ein Startsignal von einem Schlüsselschalter 62 in die Steuereinheit C eingegeben.
Um zu verhindern, daß die Verbrennungstemperatur der Luft-/Kraftstoffmi­ schung übermäßig hoch ansteigt ist das Einlaßsystem A versehen mit EGR- Kanälen 31 zum Zurückleiten eines Teiles des Abgases in den Auslaßöff­ nungen 9 in die diskreten Einlaßkanäle 4 und mit EGR-Ventilen 32, welche den Strom des EGR-Gases steuern (EGR steht für Abgasrückführung). Die EGR-Ventile 32 werden durch die Steuereinheit C mittels eines ersten und eines zweiten Solenoids 32 bzw. 34 gesteuert.
Das Kraftstoffzufuhrsystem F führt Wasserstoffgas direkt oder indirekt in die Verbrennungskammern. Obwohl bei dieser bestimmten Ausführungsform Wasserstoffgas als der gasförmige Kraftstoff verwendet wird, können andere gasförmige Kraftstoffe, die darin Wasserstoff enthalten, wie Methan, Ethan und dergleichen als der gasförmige Kraftstoff verwendet werden.
Das Kraftstoffzufuhrsystem F umfaßt ein Metallhydrid-Reservoir 41, welches darin eine Wasserstoffspeicherlegierung (Metallhydrid) hat, welche Wasser­ stoff speichern und freigeben kann. Die Wasserstoffspeicherlegierung kann von einem bekannten Typ sein, der Wasserstoffgas okkludiert (engl. "oc­ cludes"), wobei das Wasserstoffgas volumenmäßig auf etwa 1/1000 kom­ primiert wird, wenn die Legierung abgekühlt und mit dem Wasserstoffgas in Berührung gebracht wird, und welche das okkludierte Wasserstoffgas unter bzw. mit einem wesentlichen Druck freigibt, wenn sie erwärmt wird. Da die Wasserstoffspeicherlegierung Wasserstoff im Festzustand als Teil der Ver­ bindung okkludiert, ist der Druck in dem Metallhydridreservoir niedrig, was die Sicherheit gewährleistet. Selbst wenn die Wasserstoffspeicherlegierung die Okklusion und Freigabe eine Vielzahl von Malen (z. B. tausend mal) wiederholt, wird die Funktion der Legierung kaum verschlechtert. Das von dem Metall­ hydridreservoir 41 abgeführte Wasserstoffgas wird einem Druckregler 44 über einen ersten Wasserstoffzufuhrkanal 42 zugeführt, welcher mit einem Soleno­ idventil 43 versehen ist, und der Druck des Wasserstoffgases wird reguliert (vermindert) auf einen vorbestimmten Druck (z. B. 5 kg/cm2 x G). Das regu­ lierte Wasserstoffgas wird über einen zweiten Wasserstoffzufuhrkanal 45 in Richtung auf die Maschine geführt. Der zweite Wasserstoffzufuhrkanal 45 ist mit einem ersten und einem zweiten Wasserstoffströmungssteuerventil 46 bzw. 47 versehen. Das erste Wasserstoffströmungssteuerventil 46 ist mit einem Gaspedal 58 mittels eines Verbindungsmechanismus 59 verbunden, um in Antwort auf eine Bewegung des Gaspedals 58 geöffnet und geschlossen zu werden. Das zweite Wasserstoffströmungssteuerventil 47 wird durch eine Betätigungseinrichtung 48 mit einer Antriebsschaltung 48a geöffnet und geschlossen. Weiterhin ist der zweite Wasserstoffzufuhrkanal 45 mit drei Drucksensoren 70 bis 72 und einem Temperatursensor 73 versehen.
Wie es nachstehend beschrieben werden wird, steuert das zweite Wasser­ stoffströmungssteuerventil 47 die Strömung bzw. den Strom des Wasser­ stoffgases unter der Steuerung eines Signals von der Steuereinheit C, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis (Luftüberschußkoeffizient) auf ein Luft-Kraft­ stoffverhältnis-Ziel (Zielluftüberschußkoeffizient) konvergiert, welches gemäß der Gaspedalöffnung (dem Maß des Niederdrückens des Gaspedals 58) und der Motordrehzahl eingestellt ist.
Grundlegend wird die Strömung des Wasserstoffgases, d. h. das Luft-/Kraft­ stoffverhältnis gesteuert durch das zweite Wasserstoffströmungssteuerventil 47 und im Falle eines Ausfalls oder dergleichen des zweiten Wasserstoff­ strömungssteuerventils 47 sichert das erste Wasserstoffströmungssteuerven­ til 46 das zweite Wasserstoffströmungssteuerventil 45 bzw. bildet eine Reserve für dieses. Ein erstes Solenoidsteuerventil 49 ist in dem zweiten Wasserstoffzufuhrkanal 45 stromab von dem zweiten Wasserstoffströmungs­ steuerventil 47 vorgesehen und der zweite Wasserstoffzufuhrkanal 45 ver­ zweigt sich direkt nach dem ersten Solenoidsteuerventil 49 in ein Paar von diskreten Direkteinspritzungs-Wasserstoffzufuhrkanälen 50 zum direkten Einspritzen des Wasserstoffgases in die jeweiligen Zylinder. Die diskreten Wasserstoffzufuhrkanäle 50 sind mit den jeweiligen Wasserstoffeinspritzöff­ nungen 57 an ihren stromabliegenden Enden verbunden. Ein Wasserstoffein­ spritzventil 52 öffnet die Wasserstoffeinspritzöffnung bzw. das Wasserstoff­ einspritztor 51 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu Beginn des Kompres­ sionstaktes, 50 daß das Wasserstoffgas in dem Direkteinspritzungs-Wasser­ stoffzufuhrkanal 50 in dem Kompressionstakt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, wird das Wasserstoffeinspritzventil 52 durch eine Nocke 80 auf einer Nockenwelle geöffnet und geschlossen, wel­ che durch die Exzenterwelle 11 mittels eines Zeitgaberiemens 81 angetrieben wird, um synchron hiermit gedreht zu werden.
Fig. 2 zeigt den Öffnungszeitpunkt bzw. die Öffnungszeitgabe (G1) der Einlaßöffnung 3, den Öffnungszeitpunkt (G2) des Wasserstoffeinspritzventils 52 und den Öffnungszeitpunkt (63) der Wasserstoffeinspritzöffnung 51.
Ein Vormischungs-Wasserstoffzufuhrkanal 50 ist mit dem zweiten Wasser­ stoffzufuhrkanal 45 zwischen dem zweiten Wasserstoffströmungssteuerventil 47 und dem ersten Solenoidsteuerventil 49 an dessen stromaufliegenden Ende angeschlossen und mit dem Wasserstoffmischer 25 an dem strom­ abliegenden Ende. Der Vormischungs-Wasserstoffzufuhrkanal 55 ist mit einem zweiten Solenoidsteuerventil 56 versehen.
Das erste und das zweite Solenoidsteuervenil 49 bzw. 56 werden durch eine elektrische Schaltung angetrieben bzw. gesteuert, welche eine Batterie 61, einen Schlüsselschalter 62, einen Verzögerungszeitgeber 63, ein erstes bis fünftes Relais L1 bis L5 und dergleichen aufweist, und zwar unter Steuerung eines Signalausgangs von der Steuereinheit C. D.h., das erste und das zweite Solenoidsteuerventil 49 bzw. 56 werden geöffnet und geschlossen durch die Steuereinheit C gemäß dem Luft-/Kraftstoffverhältnis. Wenn das erste Solenoidsteuerventil 49 geöffnet wird, wobei das zweite Solenoidsteuerventil 56 geschlossen ist, wird das Wasserstoffgas in dem zweiten Wasserstoffzufuhrkanal 45 vollständig (100%) direkt in die Ver­ brennungskammer über den Direkteinspritzungs-Wasserstoffzufuhrkanal 50 und die Wasserstoffeinspritzöffnung 51 eingespritzt (dies wird nachstehend mit "Direkteinspritzung" bezeichnet. Da in diesem Fall das Wasserstoffgas eingespritzt wird nach dem Füllen von Luft in die Verbrennungskammer, ist die Fülleffizienz erhöht und die Motorabgabeleistung ist erhöht. Wenn andererseits das zweite Solenoidsteuerventil 56 geöffnet wird, wobei das erste Solenoidsteuerventil 49 geschlossen ist, wird das Wasserstoffgas in dem zweiten Wasserstoffzufuhrkanal 45 insgesamt (100%) dem gemein­ samen Einlaßkanal 21 durch den Vormischungs-Wasserstoffzufuhrkanal 55 und den Wasserstoffmischer 25 zugeführt (dies wird nachstehend mit "Vor­ mischungszufuhr" bezeichnet). Da in diesem Fall das Wasserstoffgas besser mit der Ansaugluft gemischt wird, ist die Verbrennungsgeschwindigkeit der Luft-/Kraftstoffmischung erhöht und die thermische Effizienz ist verbessert, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird.
Weiterhin kann durch Einstellen der Öffnung des ersten und zweiten Solenoid­ steuerventils 49 bzw. 56 der Anteil bzw. das Verhältnis der Menge von Wasserstoffgas, welches durch die Wasserstoffeinspritzöffnung 51 zugeführt wird, zu jener Menge, die durch den Wasserstoffmischer 25 zugeführt wird, frei eingestellt werden.
Die Steuereinheit C steuert das Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F oder den Luft­ überschußkoeffizienten λ gemäß dem Betriebszustand und der Anteil der Menge des Wasserstoffgases, welcher durch die Wasserstoffeinspritzöffnung 51 zugeführt wird, zu jener, welche durch den Wasserstoffmischer 25 zu­ geführt wird, d. h., der Anteil der Menge des durch die Direkteinspritzung zugeführten Wasserstoffgases zu jener durch die Vormischungszufuhr zu­ geführten Wasserstoffgases wird gemäß dem Luft-/Kraftstoffverhältnis A/F oder dem Luftüberschußkoeffizienten λ gesteuert. Da das Luft-/Kraftstoff­ verhältnis im wesentlichen äquivalent ist zu dem Luftüberschußkoeffizienten λ, wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis nachstehend aus Gründen der Einfach­ heit mit dem Ausdruck "Luftüberschußkoeffizient λ" ausgedrückt.
Der Luftüberschußkoeffizient λ wird gemäß der Gaspedalöffnung und der Motordrehzahl mit den Charakteristiken eingestellt, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Wenn das Gaspedal voll geöffnet ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Luftüberschußkoeffizient λ auf etwa 1 ,0 (stöchiometrisches Luft-/Kraftstoff­ verhältnis) unabhängig von der Motordrehzahl (Linie H1) eingestellt, um die Motorabgabeleistung zu erhöhen. Wenn das Gaspedal voll geschlossen ist, wird er auf eine magere Grenze (Luftüberschußkoeffizient λ ist 2 bis 3) eingestellt, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern (Linie H3). Die magere Grenze bzw. Magergrenze ist ein Wert, über welchem die Verbrenn­ barkeit der Luft-/Kraftstoffmischung abnimmt und die Motorvibration hart bzw. stark wird. Wenn das Gaspedal teilweise geöffnet ist, wird der Luft­ überschußkoeffizient A gemäß der Gaspedalöffnung und der Motordrehzahl eingestellt, so daß die Luft-/Kraftstoffmischung fetter wird, wenn die Motor­ ausgabe bzw. Motorabgabeleistung zunimmt. Die Linie H2 in Fig. 3 zeigt einen vorbestimmten Schwellenluftüberschußkoeffizienten λ (ein konstanter Wert), unterhalb welchem (wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter einge­ stellt ist als der durch den Schwellenluftüberschußkoeffizienten λ dargestellte Wert) das Wasserstoffgas der Verbrennungskammer durch die Direktein­ spritzung zugeführt wird und überhalb welchem das Wasserstoffgas der Verbrennungskammer durch die Vormischungszufuhr zugeführt wird.
D.h., wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter eingestellt ist als der Wert, der durch den Schwellenluftüberschußkoeffizienten λ repräsentiert ist, ist das erste Solenoidsteuerventil 49 voll geöffnet und das zweite Solenoidsteuerven­ til 56 ist voll geschlossen, wodurch das Wasserstoffgas der Verbrennungs­ kammer allein durch die Wasserstoffeinspritzöffnung 51 zugeführt wird (Direkteinspritzung). Wenn das eingestellte Luft-/Kraftstoffverhältnis magerer eingestellt ist als der durch den Schwellenluftüberschußkoeffizienten λ re­ präsentierte Wert, wird das zweite Solenoidsteuerventil 56 vollständig geöff­ net und das erste Solenoidsteuerventil 49 wird voll geschlossen, wodurch das Wasserstoffgas der Verbrennungskammer allein durch den Wasserstoffmi­ scher 25 und den Einlaßkanal 21 zugeführt wird (Vormischungszufuhr).
Somit ist bei dieser Ausführungsform die Emission von NOx auf den geringst­ möglichen Wert reduziert, während eine gute Motorabgabeleistung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gewährleistet ist. Weiterhin ist bei dieser Aus­ führungsform die Schaltsteuerung sehr einfach, da das Schalten zwischen Direkteinspritzung und Vormischungszufuhr auf der Grundlage des vorbe­ stimmten Schwellenluftüberschußkoeffizienten λ bewirkt wird, welches ein konstanter Wert ist.
Der Grund, warum das Schalten zwischen der Direkteinspritzung und der Vor­ mischungszufuhr auf die obige Weise bewirkt wird, ist wie folgt. Die Menge des erzeugten NOx ändert sich, wenn das Wasserstoffgas durch die Vormischungszufuhr zugeführt wird, mit dem Luftüberschußkoeffizienten λ, wie es durch die Linie L1 in Fig. 4 gezeigt ist, und die Menge des erzeugten NOx ändert sich, wenn das Wasserstoffgas durch die Direkteinspritzung zugeführt wird, mit dem Luftüberschußkoeffizienten λ, wie es durch die Linie L2 gezeigt ist. Wie es aus Fig. 4 zu sehen ist, wird in dem Falle der Vor­ mischungszufuhr NOx mit einer sehr hohen Rate in einem relativ fetten Bereich erzeugt, wo der Luftüberschußkoeffizient λ etwa 0,9 bis 1 ,5 beträgt, wohingegen NOx mit einer sehr niedrigen Rate in einem relativ mageren Bereich erzeugt wird, wo der Luftüberschußkoeffizient λ nicht kleiner ist als etwa 1 ,5. D.h., in dem Falle der Vormischungszufuhr wird das Wasserstoff­ gas mit Luft für eine relativ lange Zeit gemischt und eine im wesentlichen gleichförmige Luft-/Kraftstoffmischung wird ausgebildet. Demgemäß ist die Verbrennungsgeschwindigkeit der Luft-/Kraftstoffmischung sehr hoch und die Verbrennungstemperatur ist in dem fetten Bereich erhöht, was zu einer großen NOx-Erzeugung führt. In dem mageren Bereich wird jedoch eine relativ kleine Wärmemenge erzeugt und die Verbrennungstemperatur ist niedrig, was zu einer sehr kleinen NOx-Erzeugung führt. Andererseits ist in dem Falle der Direkteinspritzung die NOx-Erzeugung nicht so gering wie in dem Falle der Vormischungszufuhr in dem mageren Bereich, obwohl sie nicht so groß ist wie in dem Falle der Vormischungszufuhr in dem fetten Bereich.
D.h., in dem Falle der Direkteinspritzung wird das Wasserstoffgas mit Luft nur für eine sehr kurze Zeit gemischt und demgemäß liegt die Luft-/Kraftstoff­ mischung in Schichten vor, von denen einige mager und einige fett sind. Demgemäß, selbst wenn die Luft-/Kraftstoffmischung im Ganzen relativ fett ist, wird die Ausbreitung der Flamme durch den mageren Teil verhindert und die Verbrennungsgeschwindigkeit ist abgesenkt durch die Verbrennungs­ temperatur, wodurch die Verbrennungstemperatur nicht so hoch wird. Selbst wenn jedoch die Luft-/Kraftstoffmischung im Ganzen relativ mager ist, wird die Verbrennungstemperatur hoch in dem relativ fetten Teil und demgemäß ist die NOx-Erzeugung nicht so vermindert.
Wie es aus Fig. 4 zu sehen ist, kehren sich die NOx-Erzeugung in der Vormi­ schungszufuhr und jene in der Direkteinspritzung bei einem Luftüberschußko­ effizienten λ0 von etwa 1,5 µm. Wenn demgemäß bei dieser Ausführungs­ form der eingestellte Luftüberschußkoeffizient λ kleiner (fetter) ist als der Luftüberschußkoeffizient λ0, d. h., in dem Betriebsbereich zwischen den Linien H1 und H2 in Fig. 3, wird das Wasserstoffgas durch die Direkteinspritzung zugeführt, wodurch die NOx-Erzeugung unterdrückt wird, und wenn der Luftüberschußkoeffizientλ größer (magerer) eingestellt wird als der Luftüber­ schußkoeffizient λ0, d. h., in dem Betriebsbereich zwischen den Linien H2 und H3 in Fig. 3, wird das Wasserstoffgas durch die Vormischungszufuhr zu­ geführt, wodurch die NOx-Erzeugung unterdrückt wird. Somit wird die NOx- Erzeugung in dieser Ausführungsform insgesamt stark vermindert.
Da weiterhin das Wasserstoffgas in dem Bereich durch Direkteinspritzung zu­ geführt wird, in welchem eine hohe Motorabgabeleistung gefordert ist und das Luft-/Kraftstoffverhältnis relativ fett eingestellt ist, kann dieMotorabgabeleistung stark angehoben werden. Wenn andererseits die Motorabgabelei­ stungsanforderung relativ niedrig ist, ist das Luft-/Kraftstoffverhältnis mager gemacht und zur selben Zeit wird das Wasserstoffgas durch die Vormi­ schungszufuhr zugeführt, wodurch die thermische Effizienz verbessert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit stark verbessert sind.
Bei einer Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Direkteinspritzung und die Vormischungszufuhr auf die folgende Weise ge­ schaltet.
Hier wird grundlegend das Wasserstoffgas durch sowohl die Direkteinsprit­ zung und die Vormischungszufuhr zugeführt und wenn der Luftüberschußko­ effizient λ kleiner (fetter) ist als der Luftüberschußkoeffizient λ0, wird der Anteil des durch die Direkteinspritzung zugeführten Wasserstoffgases relativ zu dem durch die Vormischungszufuhr zugeführten Wasserstoffgas erhöht und wenn der Luftüberschußkoeffizient λ größer (magerer) eingestellt ist als der Luftüberschußkoeffizient λ0, wird der Anteil des durch die Direkteinsprit­ zung zugeführten Wasserstoffgases relativ zu dem durch die Vormischungs­ zufuhr zugeführten Wasserstoffgases vermindert. Mit dieser Anordnung kann die thermische Effizienz über den gesamten Betriebsbereich verbessert wer­ den, während die NO -Erzeugung unterdrückt wird.
Bei einer weiteren Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Direkteinspritzung und die Vormischungszufuhr auf die folgende Weise geschaltet.
Bei dieser Modifikation wird ein vorbestimmter Wert λ1 zwischen 1 und λ0 als Umschaltluftüberschußkoeffizient eingestellt, und wenn der eingestellte Luftüberschußkoeffizient λ kleiner (fetter) ist als λ1, wird das Wasserstoffgas durch die Direkteinspritzung zugeführt, wenn der Luftüberschußkoeffizient λ zwischen λ1 und λ0 eingestellt ist, wird das Wasserstoffgas durch sowohl die Direkteinspritzung und die Vormischungszufuhr zugeführt, und wenn der Luftüberschußkoeffizient λ größer (magerer) eingestellt ist als λ0, wird das Wasserstoffgas durch die Vormischungszufuhr zugeführt. Mit dieser Anord­ nung ist die thermische Effizienz, d. h. die Verbrennbarkeit verbessert, wenn der Luftüberschußkoeffizient λ zwischen λ1 und λ0 eingestellt ist, während die NOx-Erzeugung unterdrückt wird.
Bei einer weiteren Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Direkteinspritzung und die Vormischung auf die folgende Weise geschaltet.
Wenn hier der Luftüberschußkoeffizient λ in die Nähe des Wertes eingestellt wird, bei welchem die NOx-Erzeugung maximiert ist (etwa 1,1), wird das Wasserstoffgas durch die Direkteinspritzung zugeführt, und wenn der einge­ stellte Luftüberschußkoeffizient λ größer ist als der Wert, wird das Sauerstoff­ gas durch sowohl die Direkteinspritzung als auch die Vormischungszufuhr zugeführt, wobei der Anteil des durch die Direkteinspritzung zugeführten Wasserstoffgases abnimmt, wenn der eingestellte Luftüberschußkoeffizient λ zunimmt. Mit dieser Anordnung kann das Wasserstoffgas bei einem niedri­ gen Druck zugeführt werden, durch die Strömungsrate bzw. Strömungs­ geschwindigkeit des Wasserstoffgases genauer gesteuert werden kann.
Der NOx-reduzierende Katalysator NC, welcher in dem gemeinsamen Auslaßkanal 15 vorgesehen ist, wandelt NOx in dem Abgas in unschädliche Gase, wenn es erzeugt wird.
Nunmehr wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben. Diese Ausführungsform unter­ scheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich auf die Weise des Bestimmens des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Ziels und demgemäß wird hauptsächlich die Bestimmung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Ziels beschrie­ ben.
Die Steuereinheit C empfängt Erfassungssignale von dem Luftströmungs­ sensor 23, dem Gaspedalöffnungssensor 128, dem Motordrehzahlsensor 129, dem Drucksensor 71 und dergleichen und steuert die elektrische Dros­ seleinrichtung 27 derart, daß die Öffnung des Drosselventils 26 (Einlaßluft­ menge) der Gaspedalöffnung entspricht, und steuert zur selben Zeit das zweite Strömungssteuerventil 47.
Die Steuereinheit C hat einen eingebauten Speicher, welcher ein Luftüber­ schußkoeffizientenkennfeld speichert, welches in Fig. 5 gezeigt ist, wo der Luftüberschußkoeffizient λ zu der Einlaßluftmenge und der Motordrehzahl in Beziehung gesetzt ist. Die Steuereinheit C bestimmt den Zielluftüberschußko­ effizienten λ gemäß dem Kennfeld und berechnet die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 entsprechend dem Zielluftüberschußkoeffizienten λ. Dann läßt die Steuereinheit C die Betätigungseinrichtung 48 das zweite Strömungssteuerventil 47 steuern, so daß die Öffnung des zweiten Strö­ mungssteuerventils 47 auf die Zielöffnung konvergiert.
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Kennfeld in eine A-Zone entsprechend einem Schwerlastbereich und eine B-Zone entsprechend einem Niedriglastbe­ reich unterteilt. Die A-Zone dient rum Bestimmen des Zielluftüberschußkoeffi­ zienten λ, wenn der Motor mit schwerer Last arbeitet (z. B. mit einer Gaspe­ dalöffnung von nicht kleiner als 90%). In der A-Zone wird der Zielluftüber­ schußkoeffizient λ auf einen Wert (z. B. etwa 1,0) eingestellt, welcher kleiner ist als der Luftüberschußkoeffizient λ1, bei welchem die NOx-Erzeugung maximiert ist. In manchen Fällen ist es von Vorzug, daß der Zielluftüber­ schußkoeffizient λ in der A-Zone auf 0,8 eingestellt wird, um eine hohe Motorabgabeleistung zu gewährleisten.
Die B-Zone dient zum Bestimmen des Zielluftüberschußkoeffizienten λ, wenn der Motor unter geringer Last arbeitet (z. B. mit einer Gaspedalöffnung von kleiner als 90%). In der B-Zone wird der Zielluftüberschußkoeffizient A auf einen Wert (z. B. 1,5) eingestellt, welcher größer ist als der Luftüberschußko­ effizient λ1, bei welchem die NOx-Erzeugung maximiert ist. Weiterhin wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ in der B-Zone allmählich erhöht, wenn die Motordrehzahl ansteigt und wenn die Motorlast abnimmt. D.h. die Linien B1, B2, B3 und B4 zeigen jeweils die Betriebszustände, bei welchen der Zielluft­ überschußkoeffizient λ auf z. B. 1,6, 1,8, 2,0 bzw. 3,0 eingestellt ist. Gemäß den Linien B1 bis B4 wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ erhöht, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Weiterhin ist von den Linien B1 bis B4 die Linie B1 für die schwerste Motorlast und die Linie B4 ist für die geringste Motorlast.
Demgemäß wird, wie es entlang einer äquivalenten Motorlastlinie C oder D zu sehen ist, der Zielluftüberschußkoeffizient λ erhöht, wenn die Motordrehzahl ansteigt. In der B-Zone kann der Zielluftüberschußkoeffizient λ größtenfalls auf 2,0 eingestellt werden, und zwar in jenem Fall, wenn ein hinreichendes Motorabgabedrehmoment nicht erhalten werden kann, selbst wenn der Luftüberschußkoeffizient λ so groß ist wie 3,0.
Der Grund, warum der Zielluftüberschußkoeffizient λ auf etwa 1,0 (im we­ sentlichen entsprechend dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis) in der A-Zone eingestellt wird, ist wie folgt. Wenn nämlich die Motorlast schwer bzw. groß ist, muß der Luftüberschußkoeffizient λ klein sein, um eine Anfor­ derung bezüglich eines hohen Motordrehmomentes zu erfüllen. Zur selben Zeit ist die NOx-Erzeugung maximiert, wenn der Luftüberschußkoeffizient λ etwas größer ist als 1,0, und es ist hinsichtlich des Unterdrückens bzw. Verminderns der NOx-Erzeugung von Vorzug, daß der Luftüberschußkoeffi­ zient λ nicht gleich dem Wert ist, bei welchem die NOx-Erzeugung maximiert ist.
Weiterhin wandelt der NOx-reduzierende Katalysator NC wirksamst NOx in unschädliche Gase, wenn der Luftüberschußkoeffizient λ = 1 ist. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist ein Luftüberschußkoeffizient λ von 1,0 von Vorzug.
Der Grund, warum der Zielluftüberschußkoeffizient λ erhöht wird, wenn die Motordrehzahl in der B-Zone ansteigt, ist wie folgt. Wenn z. B. die Motor­ drehzahl 2000 Umdrehungen pro Minute beträgt (2000 rpm), ist die Bezie­ hung zwischen dem Luftüberschußkoeffizient λ und der NOx-Erzeugung derart, wie es durch die durchgezogene Linie E in Fig. 7 gezeigt ist, und es wird nahezu kein NOx erzeugt, wenn der Luftüberschußkoeffizient A größer ist als etwa 1,6. Wenn jedoch die Motordrehzahl 4000 Umdrehungen pro Minute erreicht (4000 rpm), wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft/- Kraftstoff-Mischung bei Zündung groß und die Verbrennungsgeschwindigkeit steigt an und demgemäß wird die Verminderung der NOx-Erzeugung mit der Zunahme des Luftüberschußkoeffizienten λ klein verglichen mit dem Fall bei 2000 Umdrehungen pro Minute, und zwar, wie es durch die gestrichelte Linie F in Fig. 7 gezeigt ist. Demgemäß wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ weiter erhöht, wenn die Motordrehzahl 4000 Umdrehungen pro Minute ist, um die NOx-Erzeugung noch besser zu unterdrücken.
Durch Erhöhen des Luftüberschußkoeffizienten A kann weiterhin nicht nur die NOx-Erzeugung unterdrückt, sondern auch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden. Um eine Veränderung im Motordrehmoment zu unter­ drücken, wenn sich der Betriebszustand von der A-Zone zur B-Zone oder von der B-Zone zur A-Zone verschiebt, wird der Unterschied im Zielluftüberschuß­ koeffizient λ auf entgegengesetzten Seiten der Grenze zwischen der A-Zone und der B-Zone nicht größer gemacht als notwendig. Weiterhin wird in der B- Zone der Zielluftüberschußkoeffizient λ allmählich erhöht, so daß die Luft/- Kraftstoff-Mischung allmählich magerer wird, wenn die Motordrehzahl zu­ nimmt, und eine Veränderung in dem Motordrehmoment mit einer Verände­ rung in der Motordrehzahl minimiert ist.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, liest die Steuereinheit C zuerst die Gaspedalöff­ nung, die Einlaß- bzw. Ansaugluftmenge und die Motordrehzahl (Schritt S1) und bestimmt auf der Grundlage der Information, ob der Betriebszustand des Motors in der A-Zone liegt (Schritt S2). Wenn bestimmt wird, daß der Be­ triebszustand in der A-Zone liegt, setzt die Steuereinheit C den Zielluftüber­ schußkoeffizient λ auf etwa 1,0 (Schritt S3). Dann berechnet die Steuer­ einheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 entspre­ chend dem Zielluftüberschußkoeffizienten λ von etwa 1,0 und gibt ein Steuer­ signal an die Betätigungseinrichtung 48 aus, um diese zu veranlassen, die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöff­ nung zu steuern (Schritte S4 und S5).
Wenn im Schritt S2 bestimmt wird, daß der Betriebszustand nicht in der A- Zone ist, d. h., wenn der Betriebszustand in der B-Zone ist, bestimmt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ gemäß dem in Fig. 5 gezeigten Kennfeld auf der Grundlage der Gaspedalöffnung, der Ansaugluft­ menge und der Motordrehzahl, die im Schritt S1 gelesen werden (Schritt S6).
Wenn z. B. die Gaspedalöffnung 80% beträgt (Linie C in Fig. 5) und die Motordrehzahl 2000 Umdrehungen pro Minute beträgt (2000 rpm), setzt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ auf 1,8. Wenn die Motordrehzahl danach auf 4000 Umdrehungen pro Minute ansteigt, wobei die Gaspedalöffnung bei 80% belassen wird, setzt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ auf 3,0.
Selbst wenn somit bei dieser Ausführungsform die Gaspedalöffnung festge­ legt ist und die Motorlast konstant ist, steigt der Zielluftüberschußkoeffi­ zient λ mit Zunahme der Motordrehzahl an. Demgemäß wird die Luft/Kraft­ stoff-Mischung in Antwort auf ein Absenken des NOx-Erzeugungs-Unter­ drückungseffektes aufgrund der Zunahme der Motordrehzahl magerer ge­ macht, wodurch die NOx-Erzeugung unterdrückt wird.
Wenn weiterhin die Gaspedalöffnung vermindert wird, z. B. von 80% (Linie C in Fig. 5) auf 70% (Linie D in Fig. 5) bei einer Motordrehzahl von z. B. 2000 Umdrehungen pro Minute, wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ von 1,8 auf 2,0 erhöht. D.h., wenn die Gaspedalöffnung vermindert wird, ist die Motordrehmomentanforderung nicht so hoch, und demgemäß wird der Kraft­ stoffverbrauch vermindert durch Erhöhen des Luftüberschußkoeffizienten A für eine gegebene Motordrehzahl.
Obwohl in der zweiten Ausführungsform der Zielluftüberschußkoeffizient λ in der B-Zone kontinuierlich mit einer Veränderung in der Motordrehzahl und der Motorlast verändert wird, kann der Zielluftüberschußkoeffizient λ schrittweise (z. B. in zwei Schritten) verändert werden.
Weiterhin kann die zweite Ausführungsform auch auf Gaskraftstoffmotoren angewendet werden, bei welchen der Gaskraftstoff dem Motor allein durch Vormischungszufuhr oder durch Direkteinspritzung zugeführt wird.
Nunmehr wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich auch von der ersten Ausführungsform hauptsächlich auf die Weise des Bestimmens des Luft/Kraftstoff-Verhältnisziels und ist der zweiten Ausführungsform ähnlich, und demgemäß wird hauptsächlich der Unterschied gegenüber der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform hat die Steuereinheit C einen eingebauten Spei­ cher, welcher ein Luftüberschußkoeffizienten-Kennfeld speichert, welches in Fig. 9 gezeigt ist, und zwar ähnlich dem in Fig. 5 gezeigten Kennfeld. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ist das Kennfeld in eine A-Zone entsprechend einem Schwerlastbereich, eine B-Zone entsprechend einem Niedriglastbereich und eine C-Zone entsprechend einem Motorstartbereich unterteilt. Die A-Zone und die B-Zone sind im wesentlichen dieselben wie in der zweiten Ausfüh­ rungsform, obwohl der Zielluftüberschußkoeffizient A bei dieser Ausführungs­ form auf über etwa 1,3 in der B-Zone eingestellt wird, und werden demge­ mäß hier nicht im Detail beschrieben. Die C-Zone dient zum Bestimmen des Zielluftüberschußkoeffizienten λ während des Startens des Motors. In der C- Zone wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ auf etwa 1,0 eingestellt, um den Motor in kurzer Zeit zu starten.
Der eingebaute Speicher der Steuereinheit C speichert weiterhin ein Luftüber­ schußkoeffizienten-Kennfeld für den kalten Motor, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Die Steuereinheit C bestimmt die Temperatur von verbranntem Gas in dem Zylinder auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlmittels und/- oder der Temperatur des Abgases, und wenn die Temperatur des verbrannten Gases niedriger ist als ein vorbestimmter Wert (wenn der Motor kalt ist), bestimmt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten A gemäß dem Luftüberschußkoeffizienten-Kennfeld für den kalten Motor, welches in Fig. 10 gezeigt ist, und zwar anstelle des Kennfeldes, welches in Fig. 9 gezeigt ist. Gemäß dem Luftüberschußkoeffizienten-Kennfeld für den kalten Motor wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ auf wenigstens 1,5 eingestellt. D.h., wenn der Motor kalt ist, wird die Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Bereich einer schweren Motorlast als auch dem Bereich einer leichten Motorlast als auch während des Startens des Motors mager gemacht. Zu dieser Zeit kann der Zielluftüberschußkoeffizient λ nur in dem Betriebsbereich erhöht werden, in welchem der Zielluftüberschußkoeffizient λ relativ klein eingestellt wird, wenn der Motor warm ist, z. B. in der A-Zone und der B-Zone. Weiterhin kann der Zielluftüberschußkoeffizient λ in der B-Zone weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit C erfaßt eine Fluktuation in der Motordrehzahl, wenn der Motor kalt ist, und bestimmt, daß Wassertropfen an der Zündkerze anhaften bzw. liegen und Fehlzündungen erzeugen, wenn die Fluktuation in der Motor­ drehzahl einen akzeptierbaren Bereich überschreitet. Dann erhöht die Steuer­ einheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ weiter, welcher gemäß dem Luftüberschußkoeffizienten-Kennfeld für den kalten Motor eingestellt ist, wodurch die Dampfkonzentration in dem verbrannten Gas weiter abgesenkt und das Anhaften eines Wassertropfens an der Zündkerze sicherer verhindert werden kann.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, liest die Steuereinheit C zuerst die Ansaugluft­ menge, die Gaspedalöffnung, die Motordrehzahl und dergleichen (Schritt S1) und bestimmt dann, ob der Motor gestartet wird, und zwar auf der Grundla­ ge, ob der Starterschalter ein ist, oder, ob die Motordrehzahl niedriger ist als ein vorbestimmter Wert (Schritt S2).
Wenn bestimmt wird, daß der Motor gestartet wird, bestimmt die Steuer­ einheit C, ob der Motor warm ist (ob die Temperatur von verbranntem Gas in dem Zylinder größer ist als ein vorbestimmter Wert), und zwar auf der Grund­ lage der Temperatur des Motorkühlmittels und/oder der Temperatur des Abgases (Schritt S3). Diese Bestimmung kann auf verschiedene Wege erfol­ gen. Z.B. kann sie allein auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühl­ mittels erfolgen. Andererseits kann sie auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlmittels und der Zeitdauer von dem Zeitpunkt ab erfolgen, zu dem der Motor gestartet wird. D.h., wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Starten des Motors abgelaufen ist, wird bestimmt, daß der Motor warm ist.
Die vorbestimmte Zeit kann gemäß der Temperatur des Motorkühlmittels zur Zeit des Startens des Motors verändert werden. Weiterhin kann die Bestim­ mung erfolgen unter Berücksichtigung der Temperatur der Ansaugluft. Wenn z. B. die Temperatur von Ansaugluft hoch ist, kann die vorbestimmte Zeit für eine gegebene Temperatur des Motorkühlmittels zur Zeit des Startens des Motors verkürzt werden, oder die Temperatur des Motorkühlmittels zur Zeit des Motorstartens kann für eine vorbestimmte Zeit abgesenkt werden. Wei­ terhin kann bestimmt werden, daß der Motor warm ist, wenn die Temperatur von Abgas einen vorbestimmten Wert erreicht, welcher abgesenkt werden kann, wenn die Temperatur von Ansaugluft ansteigt.
Wenn bestimmt wird, daß der Motor warm ist, stellt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ auf etwa 1,0 gemäß dem in Fig. 9 gezeig­ ten Kennfeld (C-Zone) (Schritt S4). Dann berechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 entsprechend dem Zielluftüberschußkoeffizienten λ von etwa 1,0 und veranlaßt, daß die Betäti­ gungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöffnung steuert (Schritte S8 und S9). Wenn im Schritt S3 bestimmt wird, daß der Motor nicht warm ist (er ist kalt), stellt die Steuer­ einheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ auf wenigstens 1,5 gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Kennfeld ein (Schritt S5).
Dann bestimmt die Steuereinheit C, ob Fehlzündungen auftreten, und zwar auf der Grundlage, ob die Fluktuation in der Motordrehzahl in einem akzeptier­ baren Bereich ist (Schritt S6). Wenn bestimmt wird, daß Fehlzündungen auftreten bzw. auftreten könnten, korrigiert (erhöht) die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ (eingestellt in Schritt S5) gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Kennfeld (Schritt S7). Dann berechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 entsprechend dem in Schritt S7 eingestellten Zielluftüberschußkoeffizienten λ und veranlaßt, daß die Betätigungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerven­ tils 47 auf die berechnete Zielöffnung steuert (Schritte S8 und S9). Wenn bestimmt wird, daß Fehlzündungen nicht auftreten bzw. nicht auftreten können, berechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strö­ mungssteuerventils 47 entsprechend dem in Schritt S5 eingestellten Zielluft­ überschußkoeffizienten λ und veranlaßt, daß die Betätigungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöffnung steuert (Schritte S8 und S9).
Wenn im Schritt S2 bestimmt wird, daß der Motor läuft, bestimmt die Steuer­ einheit C, ob der Motor warm ist (Schritt S10). Wenn bestimmt wird, daß der Motor warm ist, setzt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ auf etwa 1,0 gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Kennfeld (Schritt S11). Dann berechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuer­ ventils 47 entsprechend dem in Schritt S11 eingestellten Zielluftüberschußko­ effizienten λ und veranlaßt, daß die Betätigungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöffnung steu­ ert (Schritte S8 und S9). Wenn im Schritt S10 bestimmt wird, daß der Motor kalt ist, setzt die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Kennfeld auf wenigstens 1,5 (Schritt S12).
Dann bestimmt die Steuereinheit C, ob Fehlzündungen auftreten (Schritt S13). Wenn bestimmt wird, daß Fehlzündungen auftreten, korrigiert (erhöht) die Steuereinheit C den Zielluftüberschußkoeffizienten λ (eingestellt in Schritt S12), gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Kennfeld (Schritt S14). Dann be­ rechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungssteuerven­ tils 47 entsprechend dem in Schritt S14 eingestellten Zielluftüberschußkoeffi­ zienten λ und veranlaßt, daß die Betätigungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöffnung steuert (Schritte S8 und S9). Wenn bestimmt wird, daß Fehlzündungen nicht auf­ treten, berechnet die Steuereinheit C die Zielöffnung des zweiten Strömungs­ steuerventils 47 entsprechend dem in Schritt S12 eingestellten Zielluftüber­ schußkoeffizienten A und veranlaßt, daß die Betätigungseinrichtung 48 die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 47 auf die berechnete Zielöff­ nung steuert (Schritte S8 und S9).
Somit wird bei dieser Ausführungsform der Zielluftüberschußkoeffizient λ auf etwa 1,0 eingestellt, um den Motor in kurzer Zeit zu starten, wenn der Motor gestartet wird, während der Motor warm ist, und wird auf über etwa 1,5 eingestellt, wenn der Motor gestartet wird, während der Motor kalt ist. Wenn somit der Luftüberschußkoeffizient λ klein ist (das Luft/Kraftstoff-Gemisch ist fett), ist die Wasserstoffgaskonzentration in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch hoch, was zu einer hohen Dampfkonzentration in dem verbrannten Gas in dem Zylinder führt. Wenn der Motor kalt ist, kondensiert gesättigter Dampf in dem verbrannten Gas, und Wassertropfen haften an der Zündkerze, was Fehlzündungen hervorruft und verhindert, daß der Motor gestartet werden kann. Durch Erhöhen des Zielluftüberschußkoeffizienten λ, wenn der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird, kann ein solches Problem überwunden werden.
Wenn die Motorlast schwer wird, während der Motor warm ist und läuft, wird der Zielluftüberschußkoeffizient λ weiterhin auf etwa 1,0 eingestellt, wohin­ gegen, wenn die Motorlast schwer wird, während der Motor in einem kalten Zustand läuft, der Zielluftüberschußkoeffizient λ auf etwa 1,5 korrigiert wird. Auch in diesem Fall wird die Dampfkonzentration in dem verbrannten Gas in dem Zylinder vermindert, um zu verhindern, daß Dampf in dem verbrannten Gas kondensiert unter Erzeugung von Wassertropfen an der Zylinderwand, welche in den Ölkreislauf fließen können.
Weiterhin kann die dritte Ausführungsform auch auf Gaskraftstoffmotoren angewendet werden, bei welchen der gasförmige Kraftstoff dem Motor allein durch die Vormischungszufuhr oder durch die Direkteinspritzung zugeführt wird.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen nur Wasserstoffgas als der gasförmige Kraftstoff verwendet wird, können verschiedene Mischun­ gen von Wasserstoffgas mit anderen gasförmigen Kraftstoffen wie Ethan, Propan, Methan und dergleichen verwendet werden.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf Drehkolbenmotoren, sondern auch auf Hubkolbenmotoren angewendet werden.

Claims (15)

1. Gemischsteuersystem für einen eine Kraftstoffzufuhreinrichtung (F) aufweisenden Verbrennungsmotor, welcher mit gasförmigem Kraftstoff arbeitet, der zumindest teilweise Wasserstoffgas enthält, mit
  • - einer Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung (47), welche die Menge des dem Motor zugeführten Kraftstoffes einstellt, und
  • - einer Steuereinrichtung (ECU), welche die Kraftstoffzufuhr-Ein­ stelleinrichtung (47) zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnis­ ses in Abhängigkeit von einem Motorbetriebszustand steuert.
2. Gemischsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (ECU) die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung (47) gemäß der Motorlast steuert, und zwar derart, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem vorbestimmten Betriebsbereich des Motors größer wird als ein NOx maximierendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ1), bei welchem die von dem Motor abgegebene NOx-Menge maximal ist, und wobei die Steuer­ einrichtung (ECU) die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung (47) in dem vorbestimmten Betriebsbereich des Motors derart steuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem hohen Drehzahlbereich höher ist als in einem niedrigen Motordrehzahlbereich.
3. Gemischsteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (ECU) die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung (47) derart steuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer wird, wenn die Motordrehzahl in dem vorbestimmten Betriebsbereich des Motors zunimmt.
4. Gemischsteuersystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerein­ richtung (ECU) die Kraftstoffzufuhr-Einstelleinrichtung (47) derart steuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis niedriger wird als das NOx maximieren­ de Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ1), wenn die Motorlast größer ist als ein vorbestimmter Wert und so, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer wird als das NOx maximierende Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wenn die Motorlast nicht größer ist als der vorbestimmte Wert.
5. Gemischsteuersystem nach Anspruch 1, mit
  • - einer Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel-Einstelleinrichtung, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel gemäß dem Betriebszustand des Motors einstellt,
  • - wobei die Steuereinrichtung (ECU) die Kraftzufuhr-Einstelleinrich­ tung (47) derart steuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel konvergiert,
  • - einer Temperaturerfassungseinrichtung (133), welche die Tem­ peratur von verbranntem Gas in dem Zylinder des Motors erfaßt,
  • - einer Bestimmungseinrichtung, welche bestimmt, ob die durch die Temperaturerfassungseinrichtung (133) erfaßte Temperatur nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, und
  • - einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrektureinrichtung welche das Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel auf einen höheren Wert korrigiert, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur nicht höher ist als der vorbestimmte Wert.
6. Gemischsteuersystem nach Anspruch 5, wobei die Luft/Kraftstoff- Verhältnisziel-Einstelleinrichtung das Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel einstellt, wenn der Motor gestartet wird, und wobei die Temperatur­ erfassungseinrichtung (133) die Temperatur von verbranntem Gas in dem Zylinder des Motors erfaßt, wenn der Motor gestartet wird.
7. Gemischsteuersystem nach Anspruch 5 oder 6, mit einer Fehlzündungs­ erfassungseinrichtung, welche Fehlzündungen des Motors erfaßt, und einer Neukorrektureinrichtung, welche das von der Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Korrektureinrichtung korrigierte Luft/Kraftstoff-Verhältnisziel auf einen noch höheren Wert korrigiert, wenn Fehlzündungen erfaßt sind, während die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß die von der Tempe­ raturerfassungseinrichtung (133) erfaßte Temperatur nicht höher ist als der vorbestimmte Wert.
8. Gemischsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffzufuhr­ einrichtung (F) eine Direkteinspritzeinrichtung, welche den gasförmigen Kraftstoff direkt in den Zylinder zuführt, und eine Vormischungs-Zuführ­ einrichtung aufweist, welche den gasförmigen Kraftstoff über einen Luft­ ansaugkanal zuführt.
9. Gemischsteuersystem gemäß Anspruch 8, wobei eine Kraftzufuhrcharak­ teristik-Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche den Anteil des dem Zylinder durch die Direkteinspritzeinrichtung zugeführten Kraftstoffes relativ zu dem Anteil des dem Zylinder durch die Vormischungs-Zuführ­ einrichtung zugeführten Kraftstoffes erhöht, wenn das von der Steuer­ einrichtung (ECU) eingestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (λ0), und welche denselben vermindert, wenn das eingestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als der Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Schwellenwert.
10. Gemischsteuersystem gemäß Anspruch 9, wobei der Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Schwellenwert (λ0), magerer ist als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
11. Gemischsteuersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kraftstoff­ zufuhrcharakteristik-Steuereinrichtung den Anteil des dem Zylinder durch die Direkteinspritzungseinrichtung zugeführten Kraftstoffes auf 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) eingestellte Luft/- Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwel­ lenwert (λ0), während sie den Anteil des dem Zylinder durch die Vormi­ schungs-Zuführeinrichtung zugeführten Kraftstoffes auf 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) eingestellte Luft/Kraftstoff- Verhältnis magerer ist als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (λ₀).
12. Gemischsteuersystem nach Anspruch 11, wobei die Kraftstoffzufuhr­ charakteristik-Steuereinrichtung den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellen­ wert (λ0) unabhängig von der Motordrehzahl konstant einstellt.
13. Gemischsteuersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kraftstoff­ zufuhrcharakteristik-Steuereinrichtung den Anteil des dem Zylinder durch die Direkteinspritzungseinrichtung zugeführten Kraftstoffes auf 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) einge­ stellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter ist als ein Luft/Kraftstoff-Verhält­ nisumschaltwert, welcher magerer ist als das stöchiometrisches Luft/- Kraftstoff-Verhältnis und fetter als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwel­ lenwert (λ0), denselben auf einen Wert größer als 0% und kleiner als 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) eingestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ umschaltwert und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (λo) liegt, und den Anteil des dem Zylinder durch die Vormischungszuführ­ einrichtung zugeführten Kraftstoffes auf 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) eingestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (λ0).
14. Gemischsteuersystem nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Kraftstoff­ zufuhrcharakteristik-Steuereinrichtung den Anteil des dem Zylinder durch die Direkteinspritzungseinrichtung zugeführten Kraftstoffes auf 100% einstellt, wenn das von der Steuereinrichtung (ECU) eingestellte Luft/- Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich ist, in welchem die NOx-Erzeugung maximiert ist, und denselben vermindert, wenn das von der Steuer­ einrichtung (ECU) eingestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ansteigt, wenn es magerer ist als der Bereich, wo die NOx-Erzeugung maximiert ist.
15. Gaskraftstoffmotor mit einem Gemischsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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