DE602004004949T2 - Steuergerät für die Verbrennung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Steuergerät für die Verbrennung eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Steuerapparate zur Steuerung der Verbrennung von Verbrennungsmotoren und insbesondere auf einen Verbrennungs-Steuer-Apparat für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasreinigungsgerät wie z.B. einer NOx-Falle und einem Partikelfilter, der so konfiguriert ist, dass er einen überschüssigen Luft-Anteil des Motors absenkt und eine Abgastemperatur des Motors anhebt, ohne den Abgasausstoß zu erhöhen.
  • In jüngster Zeit gibt es verschiedene veröffentlichte Techniken zum Anheben der Abgastemperatur, um ein Abgasreinigungsgerät für einen Motor mit einem Abgasreinigungsgerät in einem Abgaskanal zu aktivieren, siehe beispielsweise WO 02/066813. Eine weitere Technik wird offenbart in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 2000-320386, speziell in den Absätzen [0106] bis [0111]. In dieser Technik wird eine Basis-Kraftstoff-Einspritz-Menge so berechnet, dass sie ein gewünschtes Motordrehmoment erzeugt in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors. Die Basis-Kraftstoff-Einspritz-Menge an Kraftstoff wird in einen Zylinder des Motors geführt durch multiple Kraftstoffeinspritzungen in der Nähe des oberen Todpunktes (TDC, top dead center).
  • Auf der anderen Seite setzt ein bekanntes Verfahren zum Entfernen von Stickoxiden (NOx) aus Abgasen eine NOx-Falle ein. Die NOx-Falle fängt NOx in einer oxidierenden Atmosphäre und setzt NOx in einer reduzierenden Atmosphäre frei. Die NOx-Falle entfernt des Weiteren den Schwefelanteil in einer oxidierenden Atmosphäre und hält ihn fest. Dementsprechend ist ein bekanntes Verfahren des Freisetzens von NOx und des Schwefelanteil, gefangen in der NOx-Falle, zur Regenerierung der NOx-Falle, den überschüssigen Luft-Anteil abzusenken, um ein Abluft-Kraftstoff-Verhältnis abzusenken. Im Allgemeinen wird die Abgastemperatur erhöht, um die Dissoziation des Schwefelanteils zusätzlich zum Absenken des Abgas-Kraftstoff-Verhältnisses zu fördern, während die NOx-Falle den Schwefelanteil freisetzt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die zuvor diskutierte Technik weist jedoch die folgende Schwierigkeit auf. Die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung im Stand der Technik resultiert in einer kontinuierlichen Verbrennung. Mit anderen Worten wird nachfolgender Kraftstoff in die Flamme, erzeugt durch die vorangehende Kraftstoffeinspritzung, injiziert. Dementsprechend wird der diffusive Verbrennungsprozess bei der Verbrennung in erster Linie erzeugt durch die zweite oder eine spätere Kraftstoffeinspritzung. Bei der diffusiven Verbrennung führt das Absenken des überschüssigen Luft-Anteils zum Erhöhen des Abgasausstoßes. Obwohl diese Verbrennungs-Steuerung die Abgastemperatur anheben kann, weist sie eine Schwierigkeit auf, nämlich die des Absenkens des Abluft-Anteils mit Blick auf den Abgasausstoß. Daher ist diese Technik nicht geeignet zur Regenerierung einer NOx-Falle, welche eine Absenkung des überschüssigen Luft-Anteils benötigt.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungs-Steuerungsapparat für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen mit einem Abgasreinigungsapparat, wie z.B. einer NOx-Falle, und einem Partikelfilter, der so konfiguriert ist, dass er einen überschüssigen Luft-Anteil des Motors absenkt und eine Abgastemperatur des Motors anhebt, ohne den Abgasausstoß zu erhöhen.
  • Um die oben genannte und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu realisieren, umfasst eine Verbrennungs-Steuerungs-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein Verbrennungs-Steuerungs-Betätigungselement, das die Verbrennung in einer Brennkammer des Motors bewirkt, eine Steuereinheit zum Steuern des Verbrennungs-Steuerungs-Betätigungselementes, wobei gleichzeitig die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus mit normaler Verbrennung und einem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung, Produzieren einer Erhöhungsanforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur des Motors entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors, und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus normaler Verbrennung: Produzieren normaler Verbrennung, um ein Ausgabe-Drehmoment des Motors zu erzeugen und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungsanforderung: Erzeugen einer Vorverbrennung an oder in der Nähe des oberen Todpunkts, um eine vorgegebene Menge an Wärme in die Brennkammer freizusetzen, Ingangsetzen der Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen und Produzieren einer Verschiebungsanforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur entsprechend der Betriebsbedingung des Motors, Steuern eines überschüssigen Luft-Anteils des Motors, um die Abgastemperatur entsprechend der veränderlichen Soll-Abgastemperatur zu regulieren in Reaktion auf die Verschiebungsanforderung und Einstellen der Zeit des Ingangsetzens der Hauptverbrennung entsprechend einer Änderung des überschüssigen Luft-Anteils.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Verbrennungs-Steuer-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors; eine Steuereinheit zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils; und wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter verzögerter Verbrennung entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; Produzieren einer Erhöhungs-Anforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur des Motors entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; und in dem Modus normaler Verbrennung die folgenden Schritte durchführt: Steuern einer normalen Kraftstoffeinspritzung, um normale Verbrennung zu produzieren und ein Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen; und in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungs-Anforderung die folgenden Schritte durchführt: Steuern einer ersten Kraftstoffeinspritzung, um eine Vorverbrennung an oder nahe am oberen Todpunkt zu produzieren und eine vorgegebene Menge an Wärme freizusetzen; Ingangsetzen einer zweiten Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Kraftstoffeinspritzung in dem Modus normaler Verbrennung, um eine Hauptverbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung in Gang zu setzen und das Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen; Bestimmen einer ersten Soll-Abgastemperatur und einer zweiten Soll-Abgastemperatur; Produzieren einer Verschiebungs-Anforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur von der ersten Soll-Abgastemperatur zu der zweiten Soll-Abgastemperatur, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist; Steuern eines überschüssigen Anteils an Luft des Motors, um die Abgastemperatur von der ersten Soll-Abgastemperatur auf die zweite Soll-Abgastemperatur zu regulieren; und Einstellen der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Änderung des überschüssigen Anteils an Luft.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Verbrennungs-Steuer-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein Verbrennungssteuermittel, welches die Verbrennung in einer Brennkammer des Motors bewirkt, Steuermittel zum Steuern des Verbrennungssteuermittels, wobei das Steuermittel so konfiguriert ist, dass es die folgenden Schritte durchführt: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem normalen Verbrennungsmodus und einem Modus geteilter verzögerter Verbrennung, Produzieren einer Erhöhungsanforderung für eine Erhöhung der Abgastemperatur des Motors in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Motors und Durchführen in dem Modus normaler Verbrennung der folgenden Schritte: Erzeugen einer normalen Verbrennung, um ein Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungsanforderung: Produzieren einer Vorverbrennung an oder nahe am oberen Todpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen, Ingangsetzen der Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem normalen Verbrennungsmodus nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen und Produzieren einer Verschiebungsanfordenung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur entsprechend der Betriebsbedingungen des Motors, Steuern eines Luftüberschussanteils des Motors, um die Abgastemperatur entsprechend veränderlicher Soll-Abgastemperatur zu regulieren als Reaktion auf die Verschiebungsanforderung und Einstellen der Zeit des Ingangsetzens der Hauptverbrennung entsprechend einer Änderung des überschüssigen Anteils an Luft.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung eines Verbrennungsmotors folgende Schritte: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter verzögerter Verbrennung; Produzieren einer Erhöhungs-Anforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus normaler Verbrennung: Produzieren normaler Verbrennung, um ein Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungs-Anforderung: Produzieren von Vorverbrennung an oder nahe im oberen Todpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen; Ingangsetzen von Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgabedrehmoment des Motors zu erzeugen; und Produzieren einer Verschiebungs-Anforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur entsprechend der Betriebsbedingung des Motors, in Reaktion auf die Verschiebungs-Anforderung Steuern eines überschüssigen Anteils an Luft des Motors, um die Abgastemperatur entsprechend veränderlicher Soll-Abgastemperatur zu regulieren; und Einstellen der Zeit des Ingangsetzens der Hauptverbrennung entsprechend einer Änderung des überschüssigen Anteils an Luft.
  • Die oben genannten Aufgaben sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zum Durchführen der vorliegenden Erfindung offensichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER GESICHTSPUNKTE DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Dieselmotor bildlich darstellt, der eine Verbrennungs-Steuer-Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Bestimmung der Betriebsart des Motors in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einem Grenzwertdruck Pe1 zum Bestimmen des Starts der PM-Regeneration, einer Motorgeschwindigkeit Ne und einer Kraftstoffeinspritz-Mengenanforderung Qfdrv.
  • 4A ist ein Zeitdiagramm einer Kraftstoff-Einspritz-Menge in einem Modus normaler Verbrennung.
  • 4B ist ein Zeitdiagramm einer Hitzefreisetzungsrate in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzung, die in 4A gezeigt ist.
  • 5A ist ein Zeitdiagramm der Menge der Kraftstoffeinspritzung in einem aufgeteilten, verzögerten Modus der Verbrennung.
  • 5B ist ein Zeitdiagramm der Hitzefreisetzungsrate in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzung, dargestellt in 5A.
  • 6A ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer Abgastemperatur und der Zeit einer zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm in dem Modus von geteilter, verzögerter Verbrennung.
  • 6B ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen der Abgasmenge und der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung.
  • 6C ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer CO-Menge und der Zeit einer zweiten Kraftstoffeinspritzung der in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung.
  • 6D ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer HC-Menge und der Zeit einer zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus.
  • 7A ist ein Zeitdiagramm der Kraftstoff-Einspritz-Menge in dem Modus geteilter, verzögerter Verbrennung unter Niedriglastbedingungen.
  • 7B ist ein Zeitdiagramm der Hitzefreisetzungsrate in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzung, gezeigt in 7A.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess darstellt des Bestimmens der Kraftstoff-Einspritz-Mengen für den Modus geteilter, verzögerter Verbrennung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer Gaspedal-Öffnung APO, der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge einer zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm.
  • 10 ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer ersten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qp, der Motorgeschwindigkeit Ne und einer zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess der PM-Regeneration in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Steuern der Abgastemperatur in dem Prozess der PM-Regeneration, der in 11 gezeigt wird, zeigt.
  • 13 ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen der PM-Menge PMQ und einem Soll-Luftüberschussanteil bei der PM-Regeneration tλreg in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer Referenzaufnahme-Luftmenge tQacO, der Motorgeschwindigkeit Ne und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen der Zeit einer ersten Kraftstoffeinspritzung ITp, der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen der Zeit einer zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm, der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 17 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen der Zeit einer zweiten Kraftstoffeinspritzeinstellung ΔITm, einer Soll-Abgastemperatur tTexh und einem überschüssigen Luft-Anteil λ in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 18 ist eine Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffeinspritz-Mengen-Abstimmungsfaktor Ktr1 und der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 19 ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffeinspritz-Mengen-Abstimmungsfaktor Ktr2 und dem Soll-Überschuss-Luft-Anteil tλ in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 20 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess der S-Regeneration in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 21 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Steuern der Abgastemperatur in dem Prozess der S-Regeneration, dargestellt in 20 zeigt.
  • 22 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess der NOx-Regeneration in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 23 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Vermeiden von Schaden in dem Abgasreinigungsapparat in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 24 ist die Darstellung einer Korrelation einer Beziehung zwischen einer Menge an Soll-Aufnahmeluft im Modus zur Vermeidung des Zusammenbruchs tQacrec, der Motorgeschwindigkeit Ne und der hauptsächlichen Kraftstoff-Einspritz-Menge Qmain in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 25 ist ein Flussdiagramm, welches einen ersten Prozess darstellt zum Setzen von Betriebs-Modus-Fahnen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 26 ist die Darstellung einer Korrelation einer geteilten, verzögerten Verbrennungsregion, in welcher der Modus geteilter, verzögerter Verbrennung eingesetzt werden kann in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, welches einen zweiten Prozess darstellt zum Setzen von Betriebs-Modus-Fahnen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 28 ist ein Flussdiagramm, welches einen dritten Prozess zum Setzen von Betriebs-Modus-Fahnen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 29 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess darstellt zum Einstellen einer PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 30 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zeigt zum Einstellen einer S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 31 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess darstellt zum Einstellen einer NOx-Regenerations-Anforderungs-Fahne reSP in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 32 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess darstellt zur schnellen Aktivierung des Abgangsreinigungsapparates in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun auf 1 Bezug genommen, wo ein Dieselmotor gezeigt wird, der einen Verbrennungs-Steuer-Apparat in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt. Ansaugluft fließt durch eine Luftreinigungseinheit (nicht gezeigt), angeordnet am Einlass des Ansaugluftkanals 11. Die Luftreinigungseinheit entfernt Staubpartikel von der Ansaugluft. In dem Ansaugluftkanal 11 ist ein Kompressor 12a eines Turboladers 12 mit variabler Düse angeordnet, welcher Ansaugluft komprimiert. Stromabwärts vom Kompressor 12a ist ein Zwischenkühler 13 angeordnet, welcher die komprimierte Ansaugluft kühlt. Nach Kühlen fließt die Ansaugluft in einen Serge-Tank 14. Der Serge-Tank 14 schließt einen Verteilerabschnitt ein zum Verteilen der Ansaugluft auf Zylinder. Stromaufwärts des Serge-Tanks 14 ist ein Drosselventil 15 angeordnet, welches die Luftflussmenge an Ansaugluft variiert. Das Drosselventil 15a ist mit einem Drossel-Aktuator 151 verbunden zum Regulieren seiner Öffnung.
  • In dem Zylinderkopf von dem Motor 1 ist ein Kraftstoffeinspritzer 21 in jedem Zylinder angeordnet. Ausgestoßen von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) wird Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzer 21 über eine gemeinsame Kraftstoffleitung 22 bereitgestellt. Der Kraftstoffeinspritzer 21 spritzt den Kraftstoff direkt in jede Verbrennungskammer ein. Der Kraftstoffeinspritzer 21 ist in der Lage, Kraftstoff zu mehreren Zeitpunkten in einem Hub einzuspritzen. Der Motor 1 wird normalerweise im normalen Verbrennungsmodus in einem normalen Betriebsmodus betrieben. In dem Modus der normalen Verbrennung führt der Kraftstoffeinspritzer 21 eine hauptsächliche Kraftstoffeinspritzung durch zum Erzeugen eines Motor-Ausgabe-Drehmoments und einer Zünd-Kraftstoffeinspritzung vor der hauptsächlichen Kraftstoffeinspritzung.
  • Abgas fließt in einen Abgaskanal 31. Stromabwärts von einem Abgasverteiler ist eine Turbine 12a des Turboladers 12 angeordnet. Die Turbine 12b rotiert den Kompressor 12a, der durch Abgas betrieben wird. Die Turbine 12b schließt eine bewegliche Leitschaufel 121 ein. Die bewegliche Leitschaufel 121 ist mit einem Leitschaufel-Aktuator 122 verbunden, zur Regulierung ihres Winkels. Stromabwärts von der Turbine 12b ist eine NOx-Falle 32 angeordnet, und stromabwärts von dieser ist ein Partikelfilter, wie z.B. ein Dieselpartikelfilter (DPF) 33 angeordnet. Die NOx-Falle 32 weist verschiedene Funktionen in Übereinstimmung mit einem überschüssigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf. Das heißt, die NOx-Falle 32 entfernt NOx aus dem Abgas und fängt es, wobei gleichzeitig das Überschuss-Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedrig ist oder Abgas mager an Kraftstoff ist. Auf der anderen Seite setzt die NOx-Falle 32 NOx frei, wenn gleichzeitig das Überschuss-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hoch ist oder das Abgas reich an Kraftstoff ist. NOx, freigesetzt aus der NOx-Falle 32, wird aufgereinigt durch ein reduzierendes Agens wie z.B. Kohlenwasserstoff (HC) im Abgas. Zusätzlich zu NOx entfernt die NOx-Falle 32 den Schwefelanteil (S) aus dem Abgas und fängt ihn. Die NOx-Falle 32 weist eine Funktion auf des Oxidierens von HC und Kohlenstoffmonoxid (CO) zusätzlich zur Funktion des Reinigens von NOx. DPF 33 schließt ein poröses Filterelement, ausgebildet aus Keramik, ein. Das Filterelement von DPF 33 filtert Abgas, um überschüssige Abgaspartikelmaterie zu entfernen. Die NOx-Falle 32 und DPF 33 dienen als Abgasreiniger, um Substanzen aus dem Abgas zu fangen.
  • Zwischen Ansauglufteinlass 11 und Abgaskanal 31 wird ein EGR-Rohr 34 angeordnet. Innerhalb des EGR-Rohrs 34 wird ein EGR-Ventil 35 angeordnet. Das EGR-Ventil 35 wird mit einem EGR-Aktuator 351 verbunden, um die Öffnung des EGR-Ventils 35 zu regulieren. In einem Abgaskanal 31 wird ein Drucksensor 51 angeordnet, zwischen der NOx-Falle 32 und dem DPF 33, um den Abgasdruck Pexh an Abgas zu messen. Stromabwärts von DPF 33 werden ein Sauerstoffsensor 52 und ein Temperatursensor 53 angeordnet. Der Sauerstoffsensor 52 misst den überschüssigen Luft-Anteil λ. Der Temperatursensor 53 misst die Abgastemperatur. Die gemessene Abgastemperatur wird verwendet zum Abschätzen einer Bettemperatur der NOx-Falle 32 (NOx-Fallen-Temperatur) Tnox und sowie einer Bettemperatur von DPF 33 (DPF-Temperatur) Tdpf. Die NOx-Fallen-Temperatur Tnox und die DPF-Temperatur Tdpf können direkt durch Temperatursensoren gemessen werden, welche in der NOx-Falle 32 und in DPF 33 angeordnet sind. Das Motorsystem schließt ein Luftdurchflussmeter 54, einen Kurbelwellensensor 55 und einen Beschleunigungsöffnungssensor 56 ein. Diese Sensoren sammeln als Zu standssensoren Information, die benötigt wird, um den Betriebszustand des Motors zu bestimmen und sie geben Signale an ein Steuergerät, wie z.B. eine elektrische Steuereinheit (ECU) 41 aus. Das ECU 41 bestimmt oder berechnet eine Ansaugluftmenge Qac, eine Motorgeschwindigkeit Ne und eine Gaspedal-Öffnung APO, basierend auf den Signalen von einem Luftdurchflussmeter 54, dem Kurbelwinkelsensor 55 und dem Beschleunigungsöffnungssensor 56. Die ECU 41 führt eine Routine durch, welche die oben besprochene Berechnung einschließt und gibt Befehle an einen Verbrennungs-Steuer-Aktuator aus, welcher einen Kraftstoffeinspritzer 21, einen Leitschaufel-Aktuator 122, einen Drosselaktuator 151 und einen EGR-Aktuator 351 einschließt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb der ECU 41 beschrieben. PM-Regeneration zeigt einen Betrieb an, um PM aus DPF 33 freizusetzen. NOx-Regeneration zeigt einen Betrieb an, um NOx aus NOx-Falle 32 freizusetzen. S-Regeneration zeigt einen Betrieb an, um den Schwefelanteil aus der NOx-Falle 32 freizusetzen. Es wird nun auf 2 Bezug genommen; hier wird ein Flussdiagramm gezeigt, welches einen Prozess darstellt des Bestimmens des Betriebsmodus eines Motors in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die ECU 41 schaltet den Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus.
  • Am Schritt S1 liest die ECU 41 die Motorgeschwindigkeit Ne, die Gaspedal-Öffnung APO, die NOx-Fallen-Temperatur Tnox und den Abgasdruck Pexh.
  • Am Schritt S2 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Falle 32 aktiviert wird oder nicht. Tatsächlich wird bestimmt, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher ist oder gleich einer vorbestimmten Grenztemperatur T11. Wenn die Antwort auf den Schritt S2 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S3 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S2 NEIN ist, die Routine zu einer Routine, die in 32 gezeigt wird, voran. Temperatur T11 ist eine Aktivierungstemperatur, bei welcher die NOx-Falle 32 aktiviert wird.
  • Am Schritt S3 bestimmt ECU 41 eine gefangene Menge an NOx (NOx-Menge NOX). Die NOx-Menge NOX, welche eine Menge an NOx, gefangen in der NOx-Falle 32 ist, wird berechnet auf der Basis der Motorgeschwindigkeit Ne aus der folgenden Gleichung (1) NOX = NOXn-1 + Ne·ΔT (1) wobei eine Variable, die einen numerischen Index n – 1 einschließt, einen Wert angibt, der in der vorangegangenen Ausführung berechnet wurde, Δt ein Zeitintervall anzeigt einer Serie der Durchführung der Routine. Alternativ kann die NOx-Menge NOX bestimmt werden durch Hinzufügen einer vorherbestimmten Menge für jede vorherbestimmte Wegstrecke, die zurückgelegt wird.
  • Am Schritt S4 bestimmt die ECU 41 eine gefangene Menge an S (S-Menge SOX). Die S-Menge SOX, welche eine Menge an SOx, gefangen in der NOx-Falle 32 ist, wird berechnet basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne aus der folgenden Gleichung (2) wie in dem Fall der NOx-Menge NOX. SOX = SOXn-1 + Ne·Δt (2)
  • Am Schritt S5 bestimmt ECU 41 die Anreicherungsmenge PMQ an Partikelmaterial (PM). Die PM-Menge PMQ, welche eine Menge an PM, akkumuliert in DPF 33 ist, wird abgeschätzt, basierend auf dem Abgasdruck Pexh stromaufwärts von DPF 33. Alternativ kann die PM-Menge PMQ abgeschätzt werden durch Berechnen und Hinzufügen einer PM-Menge pro Einheitszeit, basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne und/oder einer zurückgelegten Wegstrecke.
  • Am Schritt S6 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine PM-Regenerations-Fahne Freg gleich null ist oder nicht. Die PM-Regenerations-Fahne Freg wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus. Wenn die Antwort auf Schritt S6 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S7 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S6 NEIN ist, die Routine zu einer Routine voran, die in 11 gezeigt wird.
  • Am Schritt S7 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine S-Regenerations-Fahne Fdesul gleich null ist oder nicht. Die S-Regenerations-Fahne Fdesul wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus. Wenn die Antwort auf Schritt S7 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S8 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf Schritt S7 NEIN ist, die Routine zu einer Routine voran, die in 20 gezeigt ist.
  • Am Schritt S8 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine NOx-Regenerations-Fahne Fsp gleich null ist oder nicht. Die NOx-Regenerations-Fahne Fsp wird auf null zurückgesetzt, während des normalen Betriebsmodus. Wenn die Antwort auf Schritt S8 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S9 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf Schritt S8 NEIN ist, die Routine zu einer Routine, die in 22 gezeigt ist, voran.
  • Am Schritt S9 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Zusammenbruch-Vermeidungs-Fahne Frec gleich null ist oder nicht. Die Zusammenbruch-Vermeidungs-Fahne Frec wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus und wird zeitweise auf 1 gesetzt, gerade unmittelbar, nachdem die PM-Regeneration oder die S-Regeneration unterbrochen worden ist. Wenn die Antwort auf den Schritt S9 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S10 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf Schritt S9 NEIN ist, die Routine zu einer Routine voran, die in 23 gezeigt ist.
  • Am Schritt S10 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG gleich null ist oder nicht. Die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus und wird auf 1 gesetzt, wenn eine PM-Regeneration in Übereinstimmung mit der PM-Menge PMQ benötigt wird. Wenn die Antwort auf Schritt S10 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S11 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S10 NEIN ist, die Routine zu einer Routine voran, die im 25 gezeigt ist.
  • Am Schritt S11 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL gleich null ist oder nicht. Eine S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus und auf 1 gesetzt, wenn eine S-Regeneration gewünscht wird in Übereinstimmung mit der S-Menge SOX. Wenn die Antwort auf den Schritt S11 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S12 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S11 NEIN ist, die Routine zu einer Routine, dargestellt in 27 voran.
  • Am Schritt S12 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG gleich null ist oder nicht. Die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG wird auf null zurückgesetzt während des normalen Betriebsmodus und wird auf 1 gesetzt, wenn die NOx-Regeneration in Übereinstimmung mit der NOx-Menge NOX gewünscht wird. Wenn die Antwort auf den Schritt S12 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S13 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S12 NEIN ist, die Routine zu einer Routine voran, die in 28 gezeigt ist. Am Schritt S701 in 28 wird die NOx-Regenerations-Fahne Fsp auf 1 gesetzt.
  • Am Schritt S13 wird eine Überprüfung durchgeführt, ob eine PM-Regeneration gewünscht wird oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob die PM-Menge PMQ größer ist oder gleich einer vorbestimmten Grenzmenge PM1. Ein Abgasdruck Pe1, der mit der Grenzmenge PM1 korrespondiert, wird in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand bestimmt. Tatsächlich wird der Abgasdruck Pexh, der durch den Drucksensor 51 bestimmt wird, mit dem Druck Pe1 verglichen. Der Druck Pe1 wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 3 gezeigt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Anforderung Qfdrv. Der Grenzdruck Pe1 erhöht sich mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Ne und einer sich erhöhende Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Anforderung Qfdrv. Die Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Anforderung Qfdrv zeigt eine Kraftstoffmenge, bereitgestellt mit einer hauptsächlichen Kraftstoffeinspritzung im normalen Verbrennungsmodus (hauptsächliche Kraftstoff-Einspritz-Menge) Qmain und zeigt eine Kraftstoffmenge, bereitgestellt mit einer zweiten Kraftstoffeinspritzung in einem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus (zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge) Qm, wie unten diskutiert werden wird. Wenn die Antwort auf den Schritt S13 JA ist, schreitet die Routine zu einer Routine, dargestellt in 29, voran. Am Schritt S801 in 29 wird die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne reREG auf 1 gesetzt. Auf der anderen Seite schreitet die Routine, wenn die Antwort auf Schritt S13 NEIN ist, zum Schritt S14 voran. Alternativ kann die berechnete Wegstrecke nach dem letzten Prozess der PM-Regeneration berechnet werden für die Bestimmung der PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG. In diesem Fall wird die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG auf 1 gesetzt, wenn die zurückgelegte Wegstrecke nach dem letzten Prozess der PM-Regeneration eine vorbestimmte Wegstrecke erreicht. Dies verhindert eine potenziell überflüssige Durchführung der PM-Regeneration.
  • Beim Schritt S14 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die S-Regeneration gewünscht wird oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob die S-Menge SOX größer oder gleich einer vorbestimmten Schwellenwertmenge SOX1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S14 JA ist, schreitet die Routine zu einer Routine voran, die in
  • 30 dargestellt ist. Am Schritt S901 in 30 wird die S-Regenerations-Anforderungs-Fahne reDESUL auf 1 gesetzt. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S14 NEIN ist, die Routine zum Schritt S15 voran.
  • Am Schritt S15 wird eine Überprüfung durchgeführt, zum Bestimmen, ob die NOx-Regeneration gewünscht wird oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob die NOx-Menge NOX größer ist oder gleich einer vorbestimmten Schwellenwertmenge NOX1. Wenn die Antwort auf den Schritt S15 JA ist, schreitet die Routine zu einer Routine, dargestellt in 31, voran. Am Schritt 1001 in 30 wird die NOx-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqSP auf 1 gesetzt. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S15 NEIN ist, die Routine zum Schritt S16 voran.
  • Die Regenerations-Anfordenangs-Fahnen reREG, reDESUL und reSP werden jeweils auf null zurückgesetzt, wenn der Motor 1 angeschaltet wird.
  • Am Schritt S16 betreibt die ECU 41 den Motor 1 im normalen mageren Verbrennungsmodus (Modus normaler Verbrennung). Auf der anderen Seite verschiebt die ECU 41 den Verbrennungsmodus auf den Modus mit geteilter, verzögerter Verbrennung in dem Fall, wo die Routine, die vom Schritt S2 zur Routine in 32 voranschreitet, um die NOx-Falle 32 zu aktivieren, in dem Fall, in dem die Routine vom Schritt S6 zur Routine in 11 voranschreitet, um die PM-Regeneration durchzuführen, in dem Fall, wo die Routine vom Schritt S7 zur Routine in 20 voranschreitet, um die S-Regeneration durchzuführen und in dem Fall, in dem die Routine vom Schritt S8 zur Routine in 22 voranschreitet, um die NOx-Regeneration durchzuführen.
  • Im Folgenden wird der Verbrennungsmodus im Detail beschrieben. Es wird auf die 4A bis 5B Bezug genommen, wo ein Kraftstoffeinspritzmuster und eine Hitzefreisetzungsrate in jedem Verbrennungsmodus gezeigt sind. 4A und 4B zeigen den Modus normaler Verbrennung. 5A und 5B zeigen den Modus der geteilten verzögerten Verbrennung. In dem Modus normaler Verbrennung werden eine Zünd-Kraftstoffeinspritzung und eine hauptsächliche Kraftstoffeinspritzung unter einem regulären Betriebszustand durchgeführt. Die Zünd-Kraftstoffeinspritzung wird durchgeführt zwischen 40–10°CA vor dem oberen Todpunkt (BTDC, before top dead center). Die Kraftstoffmenge pro Hub wird auf 1–3 mm3 gesetzt. Folgend auf die Zünd-Kraftstoffinjektion wird die hauptsächliche Kraftstoffinjektion ausgeführt zwischen 10°BTDC und 20° nach dem oberen Todzeitpunkt (ATDC). Das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten (Startzeitpunkten) der Zünd-Kraftstoffeinspritzung und der hauptsächlichen Kraftstoffeinsprtzung werden gesetzt zwischen 10–30°CA.
  • Wein den 5A und 5B gezeigt, werden zwei Einspritzungen durchgeführt in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung. In dem Modus geteilter verzögerter Verbren nung wird eine erste Kraftstoffeinspritzung durchgeführt im Verdichtungstakt und eine zweite Kraftstoffinjektion wird durchgeführt im Expansionshub. Die erste Kraftstoffeinspritzung erzeugt eine vorläufige Verbrennung an oder in der Nähe des TDC und setzt eine Hitzemenge P frei, was dazu führt, dass eine In-Zylinder-Temperatur am TDC des Verdichtungstaktes (Kompressions-Endtemperatur) ansteigt. Die Kraftstoffmenge durch die erste Kraftstoff-Einspritz-Menge (erste Kraftstoff-Einspritz-Menge) Qp wird so bestimmt, dass sie eine merkliche Hitzefreisetzungsmenge erzeugt. Die erste Kraftstoff-Einspritz-Menge Qp benötigte Variationen in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motorsystems. Nach einem Ende der vorläufigen Verbrennung wird die zweite Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, so dass die hauptsächliche Verbrennung ein Motorausgabe-Drehmoment erzeugt. Die hauptsächliche Verbrennung setzt Hitze der Menge M frei. Ein Zeitintervall Δtij zwischen dem Startzeitpunkt der ersten Kraftstoffinjektion (erster Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt) ITp und dem Startzeitpunkt der zweiten Kraftstoffinjektion (zweite Kraftstoffinjektionszeit) ITm wird bestimmt, basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne, so dass ein Zeitintervall zwischen dem Startzeitpunkt der vorläufigen Verbrennung und dem Startzeitpunkt der hauptsächlichen Verbrennung länger ist oder gleich 20°CA. Da die hauptsächliche Verbrennung in einem Expansionshub stattfindet, wird die Dauer des Brennprozesses der hauptsächlichen Verbrennung verlängert, so dass der Endzeitpunkt des Brennprozesses nach 50°ATDC liegt. Die vorläufige Verbrennung oder Hitzefreisetzung der vorläufigen Verbrennung startet eine Zündverzögenang Δtigp nach dem Start der ersten Kraftstoffeinspritzung. Die hauptsächliche Verbrennung oder die Hitzefreisetzung der hauptsächlichen Verbrennung setzt eine Zündverzögerung Δtigm nach dem Beginn der zweiten Kraftstoffinjektion in Gang.
  • Es wird nun auf die 6A bis 6D Bezug genommen, wo die Effekte gezeigt werden, welche durch die geteilte, verzögerte Verbrennung erzeugt werden unter Verweis auf den zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITm. Der überschüssige Luft-Anteil λ wird konstant gehalten. In dem gespaltenen, verzögerten Verbrennungsmodus nimmt die Abgastemperatur mit der Verzögerung der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm zu, wie in 6A gezeigt. Das Zeitintervall Δtij zwischen der ersten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITp und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm wird eingestellt, um das Zeitintervall zwischen der Endzeit der vorläufigen Verbrennung und der Startzeit der hauptsächlichen Verbrennung sicherzustellen. Das Durchführen der zweiten Kraftstoffeinspritzung nach dem Ende der vorläufigen Verbrennung stellt einen Zeitraum sicher, der länger ist als die Zündungsverzögerung Δtigm zwischen dem Endzeitpunkt der vorläufigen Verbrennung und dem Startzeitpunkt der hauptsächlichen Verbrennung. Dies steigert den Anteil der vorab gemischten Verbrennung in der hauptsächlichen Verbrennung. Während der Regeneration der Abgasreinigungseinheit, beispielsweise während der S-Regeneration für die NOx-Falle 32 erhöht sich die Abgastemperatur auf eine hohe Temperatur, welche wünschenswert ist zum Aktivieren der NOx-Falle 32 und der überschüssige Luft-Anteil λ wird abgesenkt, ohne dass Abgaswerte erhöht werden. Wie in den 6A und 6B gezeigt, steigt die Abgastemperatur und die Menge an Abgasausstoß nimmt ab mit verzögerter zweiter Kraftstoff-Einspritz-Zeitgebung ITm. Im Allgemeinen wird das überschüssige Luft-Kraftstoff-Verhältnis vermindert durch Abnahme der Ansaugluftmenge, was tendenziell dazu führt, einen unstabilen Prozess der Verbrennung zu erzeugen. Jedoch erhöht in der dargestellten Ausführungsform die vorläufige Verbrennung die Kompressions-Endtemperatur, was einen stabilen Prozess der hauptsächlichen Verbrennung ermöglicht. In dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus bleibt die HC-Menge unterhalb eines niedrigen Niveaus, ein wenig abhängend von dem Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm.
  • Unter Bedingungen niedriger Last ist die Abgastemperatur inhärent gering. Dementsprechend ist es notwendig, die Abgastemperatur stark zu erhöhen, um eine Zieltemperatur für die PM-Regeneration oder die S-Regeneration zu erhalten. Zum Erhöhen der Abgastemperatur muss die Zeit der hauptsächlichen Verbrennung (Startzeitpunkt der hauptsächlichen Verbrennung) mehr verzögert werden als in dem normalen geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus. Jedoch besteht die Möglichkeit, dass ein einzelner Prozess der vorläufigen Verbrennung nicht ausreicht, um die In-Zylinder-Temperatur oberhalb eines gewünschten Niveaus für die hauptsächliche Verbrennung zu halten. In solch einem Fall setzt in dem geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus die vorläufige Verbrennung multiple Verbrennungsprozesse ein, wie dies in den 7A und 7B gezeigt wird. Die In-Zylinder-Temperatur wird erhöht durch den ersten Prozess der vorläufigen Verbrennung und wird beibehalten durch den folgenden Prozess. Hitzefreisetzung P1, P2 und M werden mit keiner Runde unterteilt, um die Abgastemperatur auf eine Zieltemperatur zu regulieren, ohne den Abgaswert zu erhöhen.
  • Es wird nun auf 8 Bezug genommen, wo ein Flussdiagramm gezeigt wird, welches einen Prozess darstellt des Bestimmens der Kraftstoff-Einspritz-Mengen für den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus. Diese Routine wird durchgeführt bei der Gelegenheit des Durchführens der geteilten, verzögerten Verbrennung. Tatsächlich werden die erste Kraftstoff-Einspritz-Menge Qp und die Kraftstoffmenge durch zweite Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge) Qm bestimmt.
  • Am Schritt S51 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Verschiebung des Verbrennungsmodus ausgeführt wird oder nicht. Die ECU 41 setzt den Befehl des Verschiebens des Verbrennungsmodus in den Fällen, in denen die NOx-Falle 32 aktiviert wird, auf die PM-Regeneration, die S-Regeneration bzw. die NOx-Regeneration. Wenn die Antwort auf den Schritt S51 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S52 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S51 NEIN ist, zurück.
  • Am Schritt S52 liest die ECU 41 die Motorgeschwindigkeit Ne und die Gaspedal-Öffnung APO. Als Nächstes kehrt die Routine zum Schritt S53 zurück.
  • Am Schritt S53 bestimmt die ECU 41 die Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm. Die Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 9 gezeigt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Gaspedal-Öffnung APO. Wenn die Motorgeschwindigkeit Ne konstant gehalten wird, nimmt die Menge der zweiten Kraftstoffinjektion Qm mit zunehmender Gaspedal-Öffnung APO zu.
  • Am Schritt S54 bestimmt die ECU 41 die Menge der ersten Kraftstoffeinspritzung Qp. Die Menge der ersten Kraftstoffeinspritzung Qp wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 10 dargestellt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffinjektion Qm. Die Menge der ersten Kraftstoffeinspritzung Qp nimmt zu mit abnehmender Motorgeschwindigkeit Ne und abnehmender zweiter Kraftstoffinjektionsmenge Qm.
  • Es wird nun auf 11 und 12 Bezug genommen, wo ein Flussdiagramm eines Prozesses der PM-Regeneration gezeigt wird. Diese Routine wird durchgeführt, wenn die Antwort auf den Schritt S6 in 2 NEIN ist, d.h., wenn die PM-Regenerations-Fahne Freg auf 1 gesetzt wird. Die PM-Regeneration wird implementiert durch Anheben der Abgastemperatur, so dass sie Feststoffmaterial in DPF 33 verbrennt. Dementsprechend wird das Motorsystem in einem geteilten verzögerten Verbrennungsmodus betrieben. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm wird so gesteuert, dass sie die Abgastemperatur erhöht und die DPF-Temperatur auf eine Temperatur erhöht, bei welcher PM verbrannt wird, wie z. B. 600°C in der gezeigten Ausführungsform. Diese Routine bestimmt den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung ITp und der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm.
  • Am Schritt S71 steuert die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ auf einen Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλ, welcher in Übereinstimmung mit der PM-Menge PMQ in DPF 33 bestimmt wird. Der überschüssige Luft-Anteil λ wird gesteuert durch Ansteuern eines Drosselventils 15 und eines EGR-Ventils 35. Der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils bei der PM-Regeneration tλreg wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie in 13 gezeigt, als Funktion der PM-Menge PMQ. Der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg nimmt ab mit zunehmender PM-Menge PMQ. Der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg liegt im Allgemeinen innerhalb eines Bereiches von 1 bis 1,4 in der gezeigten Ausführungsform. Die Referenz-Ansaugluftmenge tQac0, welche mit dem stöchiometrischen Luftüberschussanteil korrespondiert, wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 14 dargestellt ist, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm. Die Referenz-Ansaugluftmenge tQac0 erhöht sich mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Ne und zunehmender Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm. Die Referenz-Ansaugluftmenge tQac0 wird multipliziert mit dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg, um einen Zielwert der Ansaugluftmenge tQac zu erzeugen (tQac = tQac × tλreg). ECU 41 steuert das Drosselventil 41 in Übereinstimmung mit dem Zielwert der Menge der Ansaugluft tQac. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen überschüssigen Luft-Anteil und dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg wird bestimmt basierend auf einem Rückkopplungssignal von einem Sauerstoffsensor 52. die ECU 41 steuert das EGR-Ventil 35, um die Differenz zu reduzieren. Wie oben beschrieben, wird die PM-Menge PMQ abgeschätzt basierend auf dem Abgasdruck Pexh. Die Zeit der ersten Kraftstoffeinspritzung ITp wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 15 gezeigt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm. Die Zeit der ersten Kraftstoffeinspritzung ITp ist früher bei zunehmender Motorgeschwindigkeit Ne und zunehmender Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm. Die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 16 gezeigt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge der zweiten Kraftstoffinjektion. Die Zeit der zweiten Kraftstoffinjektion ITm ist verzögert bei abnehmender Motorgeschwindigkeit Ne und abnehmender Menge der zweiten Kraftstoffinjektion Qm. Darüber hinaus wird die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm in Übereinstimmung mit der Abgas temperatur und dem überschüssigen Luft-Anteil eingestellt. Eine zweite Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung ΔITm wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 17 gezeigt wird, als eine Funktion des Zielwertes der Abgastemperatur tTexh und des Zielwertes des überschüssigen Luft-Anteils tλ. Im PM-Regenerationsmodus, der betrachtet wird, wird die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzungseinstellung ΔITm1 erhalten, basierend auf der Ziel-Abgastemperatur tTexha und dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg. Der Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm ist des Weiteren verzögert mit zunehmender Ziel-Abgastemperatur tTexh und zunehmendem Ziel-Überschuss-Luft-Anteil tλ.
  • Folglich ist der Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm viel später als der Startzeitpunkt der hauptsächlichen Kraftstoffeinspritzung in dem Modus der normalen Verbrennung. Dementsprechend werden die Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm und die Ziel-Ansaugluftmenge tQac in Übereinstimmung mit der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm eingestellt, um eine Veränderung des Motorausgabedrehmoments in Übereinstimmung mit der Zeit der verzögernden zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm zu vermindern. Ein Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 wird berechnet oder erhalten aus einer Tabelle, wie sie in 18 gezeigt wird, als eine Funktion der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Der Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 erhöht sich mit verzögernder zweiter Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm. Darüber hinaus werden die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit Qm und die Menge der Ziel-Ansaugluft tQac in Übereinstimmung mit dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλ eingestellt, um eine Zunahme im Pumpverlust in Übereinstimmung mit der Abnahme des überschüssigen Luft-Anteils zu vermindern. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert durch den Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Ein Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2 wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 19 als eine Funktion des Zielwerts des überschüssigen Luft-Anteils tλ dargestellt wird.
  • Am Schritt S72 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die S-Regenerations-Anzahl-Fahne rqDESUL gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S72 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S73 voran. Auf der anderen Seite schreitet die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S72 NEIN ist, zu einem Prozess wie in 12 gezeigt, voran. Folglich werden die Schritte S73 bis S78 durchgeführt in dem Fall, wo die PM-Regeneration der S-Regeneration folgt.
  • Am Schritt S73 liest die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S74 voran.
  • Am Schritt S74 bestimmt die ECU 41 den Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm, basierend auf einer Korrelation, wie sie in 16, wie oben diskutiert, gezeigt wird.
  • Am Schritt S75 bestimmt die ECU 41 die Einstellung der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ΔITm. Die Punkte A (tTexha, λa; λa = tλreg) und B (tTexha, λb; λb = tλdesul) in der Korrelation, gezeigt in 17, korrespondieren mit dem PM-Regenerationsmodus bzw. dem S-Regenerationsmodus. Während des Übergangs vom Modus der S-Regeneration zum Modus der PM-Regeneration variiert die ECU 41 kontinuierlich den Betriebszustand entlang einer Linie L, welche die Punkte A und B verknüpft. Die ECU 41 bestimmt einen Punkt P (tTexhp, λp), welcher mit dem laufenden Betriebszustand in Übereinstimmung mit dem überschüssigen Luft-Anteil λ korreliert. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeiteinstellung ΔITm wird bestimmt, basierend auf einem Punkt P und verwendet, um den Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm einzustellen. In der dargestellten Ausführungsform werden die Zielabgastemperaturen tTexha, tTexhb auf Temperaturen gesetzt, welche gewünscht werden, um DPF 33 bis zu 600°C aufzuheizen und die NOx-Falle 32 auf bis zu 650°C aufzuheizen.
  • Am Schritt S76 fügt die ECU 41 eine zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeiteinstellung ΔITm hinzu sowie eine zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm zu erzeugen (ITm = ITm + ΔITm). Folglich variiert die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm von der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung bei der S-Regeneration ITm2 (= ITm + ΔITm2) bis einer Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung in dem PM-Regenerationsmodus ITm1 (OITm + ΔITm1) mitvariierendem überschüssigem Luft-Anteil λ während des Übergangs vom Modus der S-Regeneration zum Modus der PM-Regeneration.
  • Am Schritt S77 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Einstellung der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ΔITm gleich einer Einstellung der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit im PM-Regenerationsmodus ΔITm ist. Wenn die Antwort auf den Schritt S77 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S78 voran, bei welchem die S-Regenerationsanfragefahne rqDESUL auf null zurückgesetzt wird, und danach zu einem Prozess, wie er in 12 gezeigt wird. Auf der anderen Seite kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S77 NEIN ist, zurück.
  • In der gezeigten Ausführungsform wird der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλ für den Moment auf den Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils beim PM-Regenerationsmodus tλreg als Antwort auf die Modusschaltung des PM-Regenerationsmodus geschalten. Folglich wird der tatsächliche überschüssige Luft-Anteil λ gemessen und verwendet, um die Einstellung der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ΔITm zu bestimmen. Alternativ kann der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλ verwendet werden, um den Zielwert der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Einstellung ΔITm zu bestimmen. In diesem Fall wird die Veränderung des Zielwerts des überschüssigen Luft-Anteils tλ verlangsamt in Übereinstimmung mit der Zuständigkeit des Betriebszustandes. Dies ermöglicht das Verzögern des Zielwertes des überschüssigen Luft-Anteils tλ als tatsächlichem Zielwert des Luft-Anteils λ.
  • Am Schritt S101 in 2 liest die ECU 41 die DPF-Temperatur Tdpf. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S102 voran.
  • Am Schritt S102 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf hoch genug ist, um PM in DPF 33 zu verbrennen. Tatsächlich wird bestimmt, ob die DPF-Temperatur Tdpf höher ist oder gleich mit einer vorbestimmten Schwellentemperatur T21 wie z.B. 600°C. Wenn die Antwort auf den Schritt S102 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S103 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S102 NEIN ist, die Routine zum Schritt S107 voran.
  • Am Schritt S107 verzögert die ECU 41 den Zeitpunkt der zweiten Kraftstofeinspritzung ITm basierend auf einer Korrelation wie sie in 16 gezeigt wird, so dass die Abgastemperatur erhöht wird. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S108 voran.
  • Am Schritt S108 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, basierend auf der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, bestimmt durch den Schritt S107, unter Verwendung einer Karte, wie in 18 gezeigt. Die Menge der zweiten Kraftstoffeinspritzung Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen- Einstellfaktor Ktr1, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Als Nächstes kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt S103 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf geringer oder gleich einer vorbestimmten Schwellentemperatur T22 ist. Die Temperatur T22 wird auf eine Temperatur gesetzt, unterhalb welcher die thermale Last, angewandt auf DPF 33, innerhalb akzeptabler Grenzen liegt, beispielsweise auf 700°C. Wenn die Antwort auf den Schritt S103 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S104 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S103 NEIN ist, die Routine zum Schritt S109 voran.
  • Am Schritt S109 verzögert die ECU 41 die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm basierend auf einer Korrelation, wie sie in 16 gezeigt wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Danach schreitet die Routine zum Schritt S110 voran.
  • Am Schritt S110 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 basierend auf der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, bestimmt durch S109, unter Verwendung einer Korrelation, die in 18 gezeigt wird. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt S109 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Zeitperiode treg abgelaufen ist, nach der der Modus der geteilten verzögerten Verbrennung am Schritt S107 oder S109 beginnt, oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S104 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S105 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine zurück, wenn die Antwort auf den Schritt S104 NEIN ist. PM wird verbrannt während die DPF-Temperatur Tdpf konstant innerhalb eines Zielbereichs gehalten wird, d.h. zwischen den Temperaturen T21 und T22.
  • Am Schritt S105 wird die PM-Regenerations-Fahne Freg auf null zurückgesetzt, um den Betriebszustand in den Zustand der normalen Verbrennung zu schalten. Die PM-Menge PMQ wird auch auf null zurückgesetzt. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S106 voran.
  • Am Schritt S106 wird die Zusammenbruch-Vermeidungsfahne Frec auf 1 gesetzt. Nachdem die Zusammenbruch-Vermeidungsfahne Frec gesetzt ist, wird der Motor betrieben, was den Zusammenbruch oder das Überhitzen des DPF 33 verhindert. Falls der überschüssige Luft-Anteil unmittelbar auf einen normalen Wert λ gesetzt wird, wenn ein Teil des PM nicht verbrannt ist, besteht die Möglichkeit, dass unverbranntes PM schnell verbrannt wird, um dem DPF 33 eine große Hitzelast aufzubürden.
  • Als Nächstes wird Bezug genommen auf 20, wo ein Flussdiagramm gezeigt wird, welches einen Prozess der S-Regeneration darstellt. Die S-Regeneration wird implementiert durch Steuern von Abgas auf einen Zustand, der kraftstoffreich ist, um der NOx-Falle 32 ein reduzierendes Agens zur Verfügung zu stellen, sowie durch Erhöhen der Abgastemperatur, um die Dissoziation von S voranzutreiben. Tatsächlich wird der Motor betrieben in dem Modus der geteilten, verzögerten Verbrennung, um die S-Regeneration durchzuführen. In der gezeigten Ausführungsform schließt die NOx-Falle 32 einen Katalysator des Ba-Typs ein. Es ist notwendig, den Katalysator auf über 650°C für die S-Regeneration zu erhöhen. Diese Routine bestimmt die erste Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITp und die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm.
  • Am Schritt S91 steuert die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ auf einen Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλdesul (= 1, in der dargestellten Ausführungsform). Der überschüssige Luft-Anteil λ wird gesteuert durch Ansteuern eines Drosselventils 15 und eines EGR-Ventils 35. Die Referenz-Ansaugluft-Menge tQac0, welche mit dem stöchiometrischen überschüssigen Luft-Anteil korrespondiert, wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 14 gezeigt wird, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm. Die Referenz-Ansaugluft-Menge tQac (tQac = tQac0) nimmt mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Ne zu bzw. mit zunehmender zweiter Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm. Die ECU 41 steuert das Drosselventil 15 in Übereinstimmung mit der Ziel-Ansaugluftmenge tQac. Die erste Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITp wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, wie sie in 15 als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm dargestellt ist. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm wird bestimmt unter Verwendung einer Korrelation, wie sie in 16 und 17 dargestellt ist. Der Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 und der Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2 zum Reduzieren einer Zunahme in dem Pumpverlust werden abgeleitet aus Tabellen, wie sie in 18 und 19 gezeigt werden. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 und dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen.
  • Am Schritt S92 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG gleich 1 ist, oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S92 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S93 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S92 NEIN ist, die Routine zu einem Prozess, dargestellt in 21, voran. Folglich werden die Schritte S93 bis S98 durchgeführt im Fall, in dem die S-Regenration auf die PM-Regeneration folgt.
  • Am Schritt S93 liest die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ. Danach schreitet die Routine zum Schritt S94 voran.
  • Am Schritt S94 bestimmt die ECU 41 die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung ITm unter Verwendung einer Korrelation, wie sie in 16 gezeigt wird. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S95 voran.
  • Am Schritt S95 bestimmt die ECU 41 die zweite Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung ΔITm. Die Punkte A (tTexha, λa; λa = tλreg) und B (tTexha, λb; λb = tλdesul) in der Korrelation, dargestellt in 17, korrespondierend mit dem PM-Regenerationsmodus und dem S-Regenerationsmodus. Während des Übergangs vom S-Regenerationsmodus zum PM-Regenerationsmodus variiert die ECU 41 kontinuierlich den Betriebszustand entlang einer Linie L, welche die Punkte A und B verknüpft. Die ECU 41 bestimmt einen Punkt P (tTexhp, λp), welcher mit dem laufenden Betriebszustand korrespondiert, in Übereinstimmung mit dem überschüssigen Luft-Anteil λ. Die zweite Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung ΔITm wird bestimmt, basierend auf einem Punkt P und wird verwendet, um die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm einzustellen. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S96 voran.
  • Am Schritt S96 fügt die ECU 41 die Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung ΔITm hinzu und die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm (ITm = ITm + ΔITm) zu erzeugen. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S97 voran.
  • Am Schritt S97 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die zweite Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung ΔITm gleich der zweiten Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung im S-Regenerationsmodus ΔITm2 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S97 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S98 voran, an welchem die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG auf null zurückgesetzt wird und danach zu einem Pro zess, wie in 21 gezeigt. Auf der anderen Seiten kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S97 NEIN ist, zurück.
  • Am Schritt S201 in 21 liest die ECU 41 die NOx-Fallen-Temperatur Tnox. Danach schreitet die Routine zum Schritt S202 voran.
  • Am Schritt S202 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher ist oder gleich einer vorbestimmten Schwellentemperatur T12. Die Temperatur T12 wird auf eine minimale Temperatur gesetzt, die benötigt wird, um es zu dissoziieren, beispielsweise auf 650°C. Wenn die Antwort auf den Schritt S202 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S203 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S202 NEIN ist, die Routine zum Schritt S207 voran.
  • Am Schritt S207 verzögert die ECU 41 die Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, basierend auf einer Korrelation, wie sie in 16 gezeigt wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S208 voran.
  • Am Schritt S208 bestimmt die ECU 41 den Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, basierend auf einer zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm, bestimmt durch den Schritt S207, und unter Verwendung einer Korrelation, wie in 18 gezeigt. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt 203 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die vorher bestimmte Zeitperiode tdesul abgelaufen ist, nachdem der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus am Schritt S207 beginnt. Wenn die Antwort auf den Schritt S203 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S204 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine zurück, wenn die Antwort auf den Schritt S203 NEIN ist. S wird dissoziiert und freigesetzt aus der NOx-Falle 32, während die NOx-Fallen-Temperatur Tnox innerhalb eines vorbestimmten Zielbereichs gehalten wird, d.h. oberhalb von T12. Freigesetzt von der NOx-Falle 32 wird S aufgereinigt durch ein reduzierendes Agens im Abgas.
  • Am Schritt S204 wird die S-Regenerations-Fahne Fdesul auf null zurückgesetzt, um den Betriebsmodus in den normalen Verbrennungsmodus zu schalten. Die S-Menge SOX wird auch auf null zurückgesetzt. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S205 voran.
  • Am Schritt S205 wird die NOx-Menge NOX auf null zurückgesetzt und die NOx-Regenerations Anforderungs-Fahne reSP wird auf null zurückgesetzt. Als Nächstes schreitet die Routine zum Schritt S206 voran.
  • Am Schritt S206 wird die Zusammenbruch-Vermeidungs-Fahne Frec auf 1 gesetzt. Mit dem Setzen der Zusammenbruch-Vermeidungs-Fahne Frec wird der Motor so betrieben, dass er den Zusammenbruch von DPF 33 verhindert. Fall der überschüssige Luft-Anteil unmittelbar auf einen normalen Wert λ gesetzt wird, wobei PM teilweise unverbrannt bleibt, besteht die Möglichkeit, dass das unverbrannte PM schnell verbrannt wird, um eine hohe Hitzelast auf den DPF 33 auszuüben.
  • Es wird nun auf 22 Bezug genommen, wo ein Flussdiagramm gezeigt wird, das einen Prozess der NOx-Regeneration darstellt. Die NOx-Regeneration ist implementiert durch Steuern des Abgases in einen kraftstoffreichen Zustand, um ein reduzierendes Agens für die NOx-Falle 32 bereitzustellen. Tatsächlich wird der Motor betrieben in dem geteilten verzögerten Verbrennungsmodus, um die NOx-Regeneration durchzuführen. Bei der NOx-Regeneration ist nicht gewünscht, die Abgastemperatur so wie in der S-Regeneration zu erhöhen. Auf der anderen Seite wird die Ansaugluftmenge bei der NOx-Regeneration abgesenkt, um den überschüssigen Luft-Anteil zu vermindern, was dazu tendiert, die Kompressions-Endtemperatur zu vermindern. Folglich wird der geteilte verzögerte Verbrennungsmodus eingesetzt, um dieser Schwierigkeit zu begegnen. Diese Routine bestimmt den ersten Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITm.
  • Am Schritt S301 steuert die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ auf einen Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλsp, welcher für die NOx-Regeneration bestimmt wird. Der Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλsp wird auf einen Wert von weniger als 1 gesetzt, beispielsweise auf 0,9, was einen kraftstoffreichen Zustand anzeigt. Der überschüssige Luft-Anteil λ wird durch Ansteuern des Drosselventils 15 und des EGR-Ventils 35 gesteuert. Die Referenz-Ansaugluftmenge tQac0, welche mit dem stöchiometrischen Luftüberschussanteil korrespondiert, wird berechnet und erhalten aus einer Korrelation wie in 14 dargestellt, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm. Die Referenz-Ansaugluft tQac0 wird multipliziert mit dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλsp, um einen Zielwert der Ansaugluftmenge tQac (tQac = tQac0 × tλsp) zu erzeugen. Die ECU 41 steuert das Drosselventil 15 in Übereinstimmung mit dem Zielwert der Ansaugluftmenge tQac. Der Unterschied zwischen dem tatsächlichen überschüssigen Luft-Anteil und dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλreg wird bestimmt, basierend auf einem Rückkopplungssignal vom Sauerstoffsensor 52. Die ECU 41 steuert das EGR-Ventil 35, um den Unterschied zu vermindern. Der Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITp wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation wie in 15 gezeigt, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der zweiten Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm wird bestimmt basierend auf einer Korrelation, wie in 16 und 17 gezeigt. Der Kraftstoff-Einspntz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 und der Kraftstoff-Einspntz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2 zum Vermindern einer Zunahme des Pumpverlustes sind abgeleitet aus Korrelationen, wie sie in 18 und 19 gezeigt werden. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr und dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr2, um eine eingestellte zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erhalten.
  • Am Schritt S32 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein vorbestimmter Zeitraum tspike abgelaufen ist nach dem geteilten verzögerten Verbrennungsmodus. NOx wird dissoziiert und freigesetzt aus der NOx-Falle 32 während des Zeitraums tspike. Freigesetzt von der NOx-Falle 32 wird NOx aufgereinigt durch ein reduzierendes Agens im Abgas. Wenn die Antwort auf den Schritt S302 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S303 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S302 NEIN ist, zurück.
  • Am Schritt S303 wird die NOx-Regenerations-Fahne Fsp auf null zurückgesetzt, um den Betriebszustand in den Zustand der normalen Verbrennung zu schalten. Die NOx-Menge NOX wird auch auf null zurückgesetzt. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Nun wird auf die 23 Bezug genommen, wo ein Flussdiagramm gezeigt wird, welches einen Prozess eines Zusammenbruchvermeidungsbetriebs zeigt. Der Zusammenbruchvermeidungsbetrieb ist implementiert durch Steuern des überschüssigen Luft-Anteils λ auf einen Wert von mehr oder gleich einem Wert wie beispielsweise 1,4 (Zustand von schlanken Bedingungen), welcher höher ist als bei der PM-Regeneration oder der S-Regeneration. Der normale Verbrennungsmodus wird eingesetzt, um die Abgastemperatur abzusenken.
  • Am Schritt S401 liest die ECU 41 die DPF-Temperatur Tdpf. Danach schreitet die Routine zum Schritt S402 voran.
  • Am Schritt S402 steuert die ECU 41 den überschüssigen Luft-Anteil λ auf den Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλrec, welcher bestimmt wird für den Zusammenbruchvermeidungsbetrieb. Die Zielansaugluftmenge tQacrec wird berechnet oder erhalten aus einer Korrelation, die in 24 als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne gezeigt wird sowie der hauptsächlichen Kraftstoff-Einspritz-Menge Qmain. Danach schreitet die Routine zum Schritt S403 voran.
  • Am Schritt S403 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf geringer ist oder gleich einem vorbestimmten Wert T23. Wenn die Antwort auf den Schritt S302 JA ist, wird bestimmt, dass es keine Möglichkeit gibt zum raschen Verbrennen von unverbranntem PM und die Routine schreitet zum Schritt S404 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S403 NEIN ist, zurück.
  • Am Schritt S404 wird die Zusammenbruchvermeidungsfahne Frec auf null zurückgesetzt, um den Betriebszustand in den Modus der normalen Verbrennung zu schalten. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Es wird nun Bezug genommen auf 25, 27 und 28, in welchen ein Verfahren gezeigt wird zum Setzen von Regenerations-Fahnen. Eine dieser Routinen wird durchgeführt, wenn zumindest eine der PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG, der S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL und der NOx-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqSP auf 1 gesetzt sind. Diese Routinen bestimmen eine Priorität oder eine Ausführungsreihenfolge der Abläufe und setzen die PM-Regenerations-Fahne Freg, die S-Regenerations-Fahne Fdesul oder die NOx-Regenerations-Fahne Fsp, wenn eine Vielzahl von Anforderungs-Fahnen gesetzt werden.
  • Es wird nun auf 25 Bezug genommen, wo ein Flussdiagramm gezeigt wird, welches einen ersten Prozess darstellt des Setzens von Betriebsmodusfahnen. Am Schritt S201 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL gleich null ist oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S501 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S603 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S501 NEIN ist, die Routine zum Schritt S502 voran.
  • Am Schritt S502 wird die S-Regenerations-Fahne Fdesul auf 1 gesetzt. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt S503 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqSP gleich null ist oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S503 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S504 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S503 NEIN ist, die Routine zum Schritt S506 voran.
  • Am Schritt S504 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der laufende Betriebszustand innerhalb einer geteilten, verzögerten Verbrennungsregion liegt, in welcher der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus eingesetzt werden kann, oder nicht. Die geteilte, verzögerte Verbrennungsregion wird definiert in Übereinstimmung mit der Motorgeschwindigkeit Ne und der Gaspedal-Öffnung APO, basierend auf einer Korrelation, wie sie in 26 gezeigt wird.
  • Unter Bedingungen niedriger Geschwindigkeit und geringer Last wird die Modusverschiebung in einen geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus inhibiert. Wenn die Antwort auf den Schritt S504 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S505 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S504 NEIN ist, zurück.
  • Am Schritt S505 wird die PM-Regenerations-Fahne Freg auf 1 gesetzt. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt S506 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Motor 1 betrieben wird unter einer Bedingung von niedrigem NOx, wo die Menge an NOx im Abgas klein ist, oder nicht. Dies wird beispielsweise in Übereinstimmung damit bestimmt, ob der Betriebszustand des Motors 1 ein Gleichgewicht-Betriebszustand ist oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, dass die NOx-Menge klein ist, während der Motor 1 in einem Gleichgewichtszustand betrieben wird. Wenn die Antwort auf den Schritt S506 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S507 voran. Auf der anderen Seite kehrt, wenn die Antwort auf den Schritt S506 NEIN ist, die Routine zurück.
  • Am Schritt S507 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die DPF-Temperatur Tdpf höher ist oder gleich einer vorbestimmten Schwellenwerttemperatur T24. Die Temperatur T24 wird auf eine Temperatur gesetzt, bei welcher DPF 33 aktiviert wird, unterhalb einer Zieltemperatur bei der PM-Regeneration T21. Wenn die Antwort auf den Schritt S507 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S504 voran. Auf der anderen Seite, wenn die Antwort auf den Schritt S507 NEIN ist, wird bestimmt, dass dies ei nen vergleichbaren Zeitraum in Anspruch nimmt, um die DPF-Temperatur Tdpf zu erhöhen und die Routine schreitet zum Schritt S508 voran.
  • Am Schritt S508 wird die NOx-Regenerations-Fahne Fsp auf 1 gesetzt.
  • Die Routine, gezeigt in 27 wird durchgeführt, wenn die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG gleich null ist und die S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL gleich 1 ist. Am Schritt S601 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallen-Temperatur Tnox höher ist oder gleich einer vorher bestimmten Schwellentemperatur T13. Die Temperatur T13 wird auf eine minimale Temperatur gesetzt, bei welcher die Modusverschiebung in dem S-Regenerationszustand leicht durchgeführt werden kann in einem vergleichbaren kurzzeitigen Zeitraum und die Zieltemperatur für die S-Regeneration T12 absenken kann. Wenn die Antwort auf den Schritt S601 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S602 voran. Auf der anderen Seite schreitet, wenn die Antwort auf den Schritt S601 NEIN ist, die Routine zum Schritt S604 voran.
  • Am Schritt S602 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der laufende Betriebszustand innerhalb einer Region der geteilten, verzögerten Verbrennung liegt, in welcher der geteilte, verzögerte Verbrennungsmodus eingesetzt werden kann oder nicht. Die Region der geteilten, verzögerten Verbrennung wird definiert in Übereinstimmung mit einer Motorgeschwindigkeit Ne und einer Gaspedal-Öffnung APO, basierend auf einer Korrelation, wie in 26 gezeigt. Wenn die Antwort auf den Schritt S602 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S603 voran. Auf der anderen Seite kehrt, wenn die Antwort auf den Schritt S602 NEIN ist, die Routine zurück.
  • Am Schritt S603 wird eine S-Regenerations-Fahne Fdesul auf 1 gesetzt. Danach kehrt die Routine zurück.
  • Am Schritt S604 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Regenerations-Aufforderungs-Fahne rqSP gleich null ist oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S604 JA ist, kehrt die Routine zum Schritt S602 zurück. Auf der anderen Seite kehrt, wenn die Antwort auf den Schritt S604 NEIN ist, die Routine zu einem Schritt S605 zurück, an welchem die NOx-Regenerations-Fahne Fsp auf 1 gesetzt wird, und kehrt danach zurück. Die NOx-Regeneration erhält eine höhere Priorität als die S-Regeneration.
  • Die Routine, gezeigt in 28 wird ausgeführt, wenn die PM-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqREG und die S-Regenerations-Anforderungs-Fahne rqDESUL gleich null sind und die NOx-Regenerations-Anfordenmgs-Fahne rqSP gleich 1 ist. Daher wird die NOx-Regenerations-Fahne Fsp auf 1 gesetzt.
  • Es wird nun auf 32 Bezug genommen, wo ein Prozess gezeigt wird der schnellen Aktivierung einer Abgasreinigungseinheit. Am Schritt S1101 liest die ECU 41 die NOx-Fallentemperatur Tnox. Danach kehrt die Routine zum Schritt S1102 zurück.
  • Am Schritt S1102 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der laufende Betriebszustand innerhalb der Region geteilter verzögerter Verbrennung ist oder nicht, und zwar unter Verweis auf eine Korrelation wie in 26 gezeigt. Wenn die Antwort auf den Schritt S1102 JA ist, schreitet die Routine zum Schritt S1103 voran. Auf der anderen Seite kehrt die Routine zurück, wenn die Antwort auf den Schritt S1102 NEIN ist.
  • Am Schritt S1103 steuert die ECU 41 das Motorsystem in dem geteilten verzögerten Verbrennungsmodus. In dem geteilten verzögerten Verbrennungsmodus bestimmt die ECU 41 den ersten Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITp und den zweiten Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt ITm, basierend auf einer Karte, dargestellt in 15 bis 17. Die verzögerte zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm resultiert in einem Anstieg der Abgastemperatur und im Aktivieren der NOx-Falle 32. Darüber hinaus wird der Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1 bestimmt, basierend auf einer Korrelation, wie sie in 18 gezeigt wird. Die zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm wird multipliziert mit dem Kraftstoff-Einspritz-Mengen-Einstellfaktor Ktr1, um eine angepasste zweite Kraftstoff-Einspritz-Menge Qm zu erzeugen. Bei der schnellen Aktivierung wird der überschüssige Luft-Anteil tλ auf einen normalen Wert gesetzt, wie im normalen Verbrennungsmodus. Danach schreitet die Routine zu einem Schritt S1104 voran.
  • Am Schritt S1104 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die NOx-Fallentemperatur Tnox höher ist oder gleich einer Schwellentemperatur T11. Wenn die Antwort auf den Schritt S1104 JA ist, schreitet die Routine zurück. Auf der anderen Seite wiederholt die Routine, wenn die Antwort auf den Schritt S1104 NEIN ist, den Schritt S1103. Nachdem die Routine zurückgekehrt ist, wird der Verbrennungsmodus in den Modus der normalen Verbrennung geschaltet (Schritt S16).
  • Im Folgenden werden die Effekte beschrieben, erzeugt durch einen Verbrennungs-Steuer-Apparat für einen inneren Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird die PM-Regeneration von DPF 33, S-Regeneration, NOx-Regeneration und die schnelle Aktivierung der NOx-Falle 32 implementiert durch verschieben des Motorbetriebsmodus in den geteilten, verzögerten Verbrennungsmodus, in welchem die zweite Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird zu einem späten Zeitpunkt oder Kurbelwinkel, verglichen mit der hauptsächlichen Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Verbrennungsmodus. Dies führt zu einem Anstieg der Abgastemperatur, um die NOx-Falle 32 auf eine Zieltemperatur zu erwärmen. Im PM-Regenerationsmodus oder S-Regenerationsmodus wird das Abgas-Kraftstoff-Verhältnis abgesenkt durch Vermindern der Ansaugluftmenge. Die erste Kraftstoffeinspritzung verursacht eine vorläufige Verbrennung, welche Hitze freisetzt, um die Im-Zylinder-Temperatur anzuheben. Dies führt zu einem stabilen Prozess der hauptsächlichen Verbrennung.
  • Das zweite Zeitintervall Δtij zwischen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung werden so eingestellt, dass der Startpunkt der hauptsächlichen Verbrennung im Endzeitpunkt der vorläufigen Verbrennung folgt. Dies erhöht den Anteil der vorher vermischten Verbrennung. Das Absenken des überschüssigen Luft-Anteils bei der PM-Regeneration, NOx-Regeneration und S-Regeneration reduziert den Abgaswert, da die vorher vermischte Verbrennung in der hauptsächlichen Verbrennung dominiert.
  • Zum Dritten wird in dem Modusübergangsprozess zwischen der S-Regeneration der NOx-Falle 32 und der PM-Regeneration von DPF 33 der Ziel-Überschuss-Luft-Anteil tλ am Anfang der Prozesse geschaltet (Schritt S71 bzw. Schritt S91). Während des Betriebszustandes des Motors, der in Übereinstimmung mit dem Zielwert des überschüssigen Luft-Anteils tλ variiert, wird die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm gesteuert in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen überschüssigen Luft-Anteil λ (Schritte S75 und S95). Daher kann der überschüssige Luft-Anteil gesteuert werden, wobei die Abgastemperatur in einem vorherbestimmten bevorzugten Bereich für die Regeneration des Abgasreinigungssystems gehalten wird, was in einer effizienten und reibungslosen Verschiebung des Betriebsmodus des Motors resultiert. In der gezeigten Ausführungsform wird während des Modus-Übergangsprozesses von der S-Regeneration zur PM-Regeneration die zweite Kraftstoff-Einspritz-Zeit ITm verzögert unter Zunahme des überschüssigen Luft-Anteils, d.h. mit einer zunehmenden In-Zylinder-Temperatur in Übereinstimmung mit der zunehmenden Menge an Arbeitsgas.
  • In der gezeigten Ausführungsform tritt der Modus-Übergang von der S-Regeneration zur PM-Regeneration auf im Fall von (1) S wird akkumuliert auf die Schwellenmenge während dem Betriebszustand, der außerhalb der geteilten Verbrennungsregeneration liegt, mit einer PM-Menge PMQ, welche größer ist als die Schwellenmenge, so dass die S-Regeneration durchgeführt wird vor der PM-Regeneration (Schritt S504, S501); sowie in dem Fall (2), wo S akkumuliert wird auf die Schwellenmenge, während welcher die NOx-Regeneration durchgeführt wird unter Priorität für die PM-Regeneration, so dass die S-Regeneration vor der PM-Regeneration durchgeführt wird (Schritte S503, S501) und in dem Fall (3), wo PM akkumuliert wird auf eine Schwellenmenge während der S-Regeneration, so dass die PM-Regeneration auf die S-Regeneration folgt. Auf der anderen Seite tritt der Modus-Übergang von der PM-Regeneration zur S-Regeneration in solch einem Fall auf, wo S akkumuliert wird auf eine Schwellenmenge während der PM-Regeneration.
  • In der gezeigten Ausführungsform schließt der Motor eine separate NOx-Falle 32 und DPF 33 ein. Alternativ kann der Motor ein integrales Abgasreinigungssystem aufweisen. Beispielsweise kann der Katalysator der NOx-Falle auf das Filterelement von DPF 33 montiert sein.
  • Diese Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-284327, eingereicht am 31. Juli 2003.
  • Während die vorangegangene Beschreibung eine Darstellung der bevorzugten Ausführungsformen, durchgeführt durch die vorliegende Erfindung zeigt, wird sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen begrenzt ist, die hier gezeigt und beschrieben werden, sondern dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (18)

  1. Verbrennungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die umfasst: ein Verbrennungssteuerungs-Betätigungselement (12, 15, 21, 35, 122, 151, 351), das Verbrennung in einer Brennkammer des Motors bewirkt; eine Steuereinheit (41) zum Steuern des Verbrennungssteuerungs-Betätigungselementes (12, 15, 21, 35, 122, 151, 351); und wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus (32, 33) geteilter verzögerter Verbrennung; Produzieren einer Erhöhungs-Anforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur des Motors entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; und in dem Modus normaler Verbrennung die folgenden Schritte durchführt: Produzieren normaler Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungs-Anforderung die folgenden Schritte durchführt: Produzieren von Vorverbrennung an oder nahe am oberen Totpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen; Ingangsetzen von Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Produzieren einer Verschiebungs-Anforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur entsprechend der Betriebsbedingung des Motors; in Reaktion auf die Verschiebungs-Anforderung Steuern eines Luftüberschussverhältnisses des Motors, um die Abgastemperatur entsprechend veränderlicher Soll-Abgastemperatur zu regulieren; und Einstellen der Zeit des Ingangsetzens der Hauptverbrennung entsprechend einer Änderung des Luftüberschussverhältnisses.
  2. Verbrennungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil (21) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors; eine Steuereinheit (41) zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (21); und wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus geteilter verzögerter Verbrennung entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; Produzieren einer Erhöhungs-Anforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur des Motors entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; und in dem Modus normaler Verbrennung die folgenden Schritte durchführt: Steuern einer normalen Kraftstoffeinspritzung, um normale Verbrennung zu produzieren und ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungs-Anforderung die folgenden Schritte durchführt: Steuern einer ersten Kraftstoffeinspritzung, um eine Vorverbrennung an oder nahe am oberen Totpunkt zu produzieren und eine vorgegebene Menge an Wärme freizusetzen; Ingangsetzen einer zweiten Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Kraftstoffeinspritzung in dem Modus normaler Verbrennung, um Hauptverbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung in Gang zu setzen und das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; Bestimmen einer ersten Soll-Abgastemperatur und einer zweiten Soll-Abgastemperatur; Produzieren einer Verschiebungs-Anforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur von der ersten Soll-Abgastemperatur zu der zweiten Soll-Abgastemperatur, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist; Steuern eines Luftüberschussverhältnisses des Motors, um die Abgastemperatur von der ersten Soll-Abgastemperatur auf die zweite Soll-Abgastemperatur zu regulieren; und Einstellen der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Änderung des Luftüberschussverhältnisses.
  3. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren einen Bedingungs-Sensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) zum Sammeln von Informationen umfasst, die benötigt werden, um die Betriebsbedingung des Motors zu bestimmen.
  4. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei: der Bedingungs-Sensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) das Luftüberschussverhältnis erfasst; und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung den folgenden Schritt durchführt: Einstellen der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Änderung des erfassten Luftüberschussverhältnisses.
  5. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie, wenn die zweite Soll-Temperatur niedriger ist als die erste Soll-Temperatur, die folgenden Schritte durchführt: Erhöhen des Luftüberschussverhältnisses, um die Abgastemperatur von der ersten Soll-Temperatur auf die zweite Soll-Temperatur zu verringern; und Verzögern der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einem Anstieg des erfassten Luftüberschussverhältnisses.
  6. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung kontinuierlich entsprechend dem Anstieg des erfassten Luftüberschussverhältnisses verzögert.
  7. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie, wenn die zweite Solltemperatur höher ist als die erste Solltemperatur, die folgenden Schritte durchführt: Verringern des Luftüberschussverhältnisses, um die Abgastemperatur von der ersten Abgastemperatur auf die zweite Abgastemperatur zu erhöhen; und Vorverlegen der Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einer Verringerung des erfassten Luftüberschussverhältnisses.
  8. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die Zeit der zweiten Kraftstoffeinspritzung kontinuierlich entsprechend der Verringerung des erfassten Luftüberschussverhältnisses vorverlegt.
  9. Verbrennungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die des Weiteren eine Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) in einem Abgaskanal (31) des Motors umfasst, wobei der Bedingungs-Sensor (51, 52, 53, 54, 55, 56) Informationen erfasst, die benötigt werden, um die Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) zu bestimmen, und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die Erhöhungs-Anforderung entsprechend der Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) produziert.
  10. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) wenigstens einen Teilchenfilter (33) oder eine NOx-Falle enthält.
  11. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) eine Menge an Substanz einschließt, die in der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) eingefangen ist.
  12. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die eingefangene Substanz wenigstens Feststoffteilchen und Schwefelgehalt (32, 33) enthält.
  13. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) einen Teilchenfilter (33) umfasst und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Produzieren einer Regenerierungs-Anforderung zum Entfernen von Feststoffteilchen aus dem Teilchenfilter (33) entsprechend der Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33); und Produzieren der Erhöhungs-Anforderung in Reaktion auf die Regenerierungs-Anforderung.
  14. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) eine NOx-Falle (32) umfasst und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Produzieren einer Regenerierungs-Anforderung zum Entfernen von Schwefelgehalt aus der NOx-Falle (32) entsprechend der Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33); und Produzieren der Erhöhungs-Anforderung in Reaktion auf die Regenerierungs-Anforderung.
  15. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (32, 33) einen Teilchenfilter (33) und eine NOx-Falle (32) umfasst und die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte durchführt: Produzieren einer ersten Regenerierungs-Anforderung zum Entfernen von Feststoffteilchen aus dem Teilchenfilter (33) entsprechend der Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33); Produzieren einer zweiten Regenerierungs-Anforderung zum Entfernen von Schwefelgehalt aus der NOx-Falle (32) entsprechend der Bedingung der Abgasreinigungseinrichtung (32, 33); und Produzieren der Erhöhungs-Anforderung in Reaktion auf die ersten Regenerierungs-Anforderung und die zweite Regenerierungs-Anforderung.
  16. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 15, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn sowohl die erste Regenerierungs-Anforderung als auch die zweite Regenerierungs-Anforderung vorhanden sind, so dass ein Vorgang des Entfernens von Schwefelgehalt aus der NOx-Falle und ein Vorgang des Entfernens von Feststoffteilchen aus dem Teilchenfilter nacheinander ausgeführt werden.
  17. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit (41) so konfiguriert ist, dass sie eine Ausführungsreihenfolge des Vorgangs des Entfernens von Schwefelgehalt aus der NOx-Falle und des Vorgangs des Entfernens von Feststoffteilchen aus dem Teilchenfilter (32) entsprechend der Bedingung des Motors bestimmt.
  18. Verfahren zum Steuern von Verbrennung für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: Umschalten eines Verbrennungsmodus zwischen einem Modus normaler Verbrennung und einem Modus (32, 33) geteilter verzögerter Verbrennung; Produzieren einer Erhöhungs-Anforderung für eine Erhöhung einer Abgastemperatur entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus normaler Verbrennung: Produzieren normaler Verbrennung, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Durchführen der folgenden Schritte in dem Modus geteilter verzögerter Verbrennung in Reaktion auf die Erhöhungs-Anforderung: Produzieren von Vorverbrennung an oder nahe im oberen Totpunkt, um eine vorgegebene Menge an Wärme in der Brennkammer freizusetzen; Ingangsetzen von Hauptverbrennung zu einer Zeit nach einer Zeit des Ingangsetzens der normalen Verbrennung in dem Modus normaler Verbrennung nach einem Ende der Vorverbrennung, um das Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen; und Produzieren einer Verschiebungs-Anforderung zum Verschieben einer Soll-Abgastemperatur entsprechend der Betriebsbedingung des Motors, in Reaktion auf die Verschiebungs-Anforderung Steuern eines Luftüberschussverhältnisses des Motors, um die Abgastemperatur entsprechend veränderlicher Soll-Abgastemperatur zu regulieren; und Einstellen der Zeit des Ingangsetzens der Hauptverbrennung entsprechend einer Änderung des Luftüberschussverhältnisses.
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